دانلود مقاله بررسی آثار کنترل دور موتورهای بزرگ نیروگاهی

دانلود مقاله بررسی آثار کنترل دور موتورهای بزرگ نیروگاهی

روشهای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای القایی سه فاز :

سرعت و گشتاور موتورهای القایی به یکی از روشهای زیر قابل تغییر است :

۱- کنترل ولتاژاستاتور

۲- کنترل ولتاژ رتور

۳- کنترل فرکانس

۴- کنترل ولتاژ استاتور و فرکانس

۵- کنترل جریان استاتور

۶- کنترل ولتاژ ، جریان و فرکانس

کنترل ولتاژ استاتور :

۱-  معادله(۱-۱)  نشان می دهد که گشتاور ، متناسب با مجذور ولتاژ استاتور است و کاهش ولتاژ استاتور کاهش سرعت را در پی دارد . اگر ولتاژ ترمینال به bvs برسد ، معادله (۱-۲) گشتاور تولیدی را بصورت زیر می دهد . که در آن b<1

(۱-۱)

 که Km یک ثابت است و به تعداد حلقه های سیم پیچ استاتور بستگی دارد . با کاهش ولتاژ استاتور ، شار فاصله هوایی و گشتاور نیز کاهش می یابند . در ولتاژ پایین تر ، جریان در لغزش Sa=1/3 حداکثر می شود . محدوده کنترل سرعت ، به لغزش حداکثر گشتاور Sm بستگی دارد . برای موتور با لغزش پایین ، محدوده تغییرات سرعت بسیار کم است . این نوع کنترل ولتاژ برای بارهایی با گشتاور ثابت مناسب نبوده و معمولا برای کاربردهایی که گشتاور  راه اندازی پایین و محدوده باریکی برای سرعت در لغزش های نسبتا پایین لازم دارند استفاده می شوند . ولتاژ استاتور می تواند توسط (۱) کنترل کننده ولتاژ AC سه فاز (۲) اینورترهای با منبع ولتاژ dc متغییر سه فاز و (۳) اینورترهای PWM سه فاز تغییر کند . با وجود این بعلت محدوده سرعت کم ، از کنترل کننده های ولتاژ AC برای کنترل ولتاژ AC برای کنترل ولتاژ استفاده می شود . کنترل کننده های ولتاژ AC  بسیار ساده اند . با وجود این ، هارمونیهای زیاد، و ضریب قدرت ورودی آنها کم است، آنها اساساً در کار بردهای با قدرت کم مثل دمنده ها ، پنکه ها و پمپ گریز از مرکز ، که گشتاور راه اندازی کمی نیاز دارند استفاده می شوند . آنها برای موتورهای القایی با قدرت راه اندازی زیاد نیز بکار می روند تا جریان یورشی را کاهش دهند .

۲- کنترل ولتاژ رتور :

در موتورهای بارتور سیم پیچی شده ، مقاومت سه فاز خروجی به رینگ های موتور مانند شکل (۲-۱الف) متصل می شود . گشتاور تولیدی با تغییر مقاومت Rx تغییر می کند . اگر Rx به سیم پیچی استاتور ارجاع شود و به Rr اضافه گردد . از رابطه (۱-۱) برای تعیین گشتاور تولیدی می توان استفاده کرد . مشخصات گشتاور – سرعت برای مقادیر مختلف مقاومت رتور در شکل (۲-۱ ب ) نشان داده شده است . این روش باعث افزایش گشتاور راه اندازی و کاهش جریان راه اندازی می شود . باوجود این ، روش مذکور ناکافی است ، و اگر مقاومتهای مدار رتور برابر نباشد ، ولتاژها و جریانهای غیر متقارن خواهد شد . مقاومتهای سه فاز را می توان با یکسو کننده های دیودی سه فاز و یک چاپر مانند شکل (۳-۱ الف ) تعویض کرد که در آن GTO بعنوان کلید چاپر کار می کند . سلف Ld  مانند منبع جریان ld عمل کرده و چاپر مقاومت مؤثر را تغییر می دهد و مقدار آن از معادله (۴-۱) زیر بدست می آید :

(۴-۱)   Re=R (1-K)

که K سیکل کار چاپر است . سرعت با تغییر سیکل کار کنترل می شود . با جایگزین کردن یک کنورتر تمام موج سه فاز مانند شکل (۳-۱ ب ) به جای چاپر و مقاومت R می توان قدرت لغزشی در مدار رتور را به منبع بازگرداند . کنورتر در وضعیت معکوس در محدوده زاویه تاخیر  کار می کند که باعث برگشت انرژی به منبع می شود . تغییر زاویه باعث عبور توان و کنترل سرعت می شود . این نوع محرک به محرک استاتیک کرامر موسوم است . با جایگزین کردن کنورتر دوتایی سه فاز بجای یکسو کننده ها پل مانند شکل (۳-۱ ج ) قدرت لغزشی در هر دو جهت عبور کرده است و این محرک بکار می روند . در این مصارف محدوده کنترل سرعت کم مورد نیاز است . از آنجا که موتور مستقیما به منبع متصل است ، ضریب قدرت این محرکها عموما بالا است .

۳- کنترل فرکانس :

گشتاور و سرعت موتورهای القایی با تغییر فرکانس منبع قابل کنترل است . از معادله (۳-۱) دیده می شود که در هر ولتاژ و فرکانس نامی ، شار مقدار نامی خود را دارد . اگر ولتاژ در مقدار نامی خود ثابت باشد و فرکانس از مقدار نامی کمتر شود، شار نیز افزایش خواهد یافت . این پدیده سبب اشباع شار فاصله هوایی شده و لذاپارامترهای موتور برای تعیین گشتاور – سرعت نمی تواند مناسب باشد . در فرکانس کم ، را کتانس کاهش یافته و باعث بالا رفتن جریان می شود . این نوع کنترل فرکانس معمولا در عمل استفاده نمی شود . اگر فرکانس بیشتر از مقدار نامی شود ، شار و گشتاور هردو کاهش می یابند . اگر سرعت سنکرون که متناظر با فرکانس نامی است را سرعت مبنا (Wb)،سرعت سنکرون در فرکانس دیگر برابر است با :

۴- کنترل ولتاژ و فرکانس :

اگر نسبت ولتاژ به فرکانس ثابت باشد ، شار ثابت خواهد بود . حداکثر گشتاور که مستقل از فرکانس است تقریبا ثابت است . در فرکانس پایین ، بعلت افت ولتاژ امپدانس استاتور ، شار فاصله هوایی کاهش یافته و لذا برای حفظ گشتاور ولتاژ باید زیاد باشد .این نوع کنترل به کنترل ولت بر هرتز موسوم است (V/F)   

مشخصات گشتاور – سرعت در شکل (۵-۱) دیده می شود . با کاهش فرکانس ، B کم شده و لغزش حداکثر گشتاور زیاد می شود . برای یک گشتاور معلوم ، سرعت با تغییر فرکانس می تواند کنترل شود . بنابراین با تغییر ولتاژ و فرکانس می توان گشتاور و سرعت را کنترل کرد . معمولا گشتاور ثابت است و سرعت تغییر می کند . ولتاژ با فرکانس متغیر را می توان از یک اینورتر یا سیلکو کنورتر سه فاز بدست آورد . سیلکو کنورترها در قدرتهای خیلی زیاد ( مثل لوکوموتیو و سیمان مخلوط کن ) بکار می رود و فرکانس مورد نیاز یک دوم یا یک سوم فرکانس منبع است .

 مداری که ولتاژ متغیرو فرکانس متغیر بدهد در شکل (۶-۱) دیده می شود . در شکل(۶-۱الف ) ولتاژ dc ثابت بوده و اینورتر به روش PWM ولتاژ و فرکانس خروجی را تغییر می دهد . بعلت وجود یکسو کننده های دیودی عمل احیایی ممکن نیست و اینورتر باعث تولید هارمونیکهایی در منبع ac می شود . درشکل (۶-۱ب) یک چاپر ، ولتاژ dc توسط کنورتر دوتایی تغییر کرده و فرکانس توسط اینورتر کنترل می شود . در این مدار ، احیاء ممکن است ، با وجود این ضریب قدرت ورودی کنورتر مخصوصا در زاویه تاخیر بالا ، خواهد بود

فهرست مطالب
فصل اول : ۱

(۱-۱) روشهای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای القایی سه فاز : ۲

کنترل ولتاژ استاتور : ۲

۲- کنترل ولتاژ رتور : ۴

۳- کنترل فرکانس : ۷

۴- کنترل ولتاژ و فرکانس : ۸

۵- کنترل جریان : ۱۱

۶- کنترل ولتاژ ، جریان و فرکانس : ۱۳

فصل دوم. ۱۵

(۱-۲)روش های PWM در کنترل دور موتور آسنکرون : ۱۶

۱- روش PWM سینوسی ( sinusoidal PWM ) : 17

۲- روش PWM با نمونه برداری یکنواخت ( uniform sampling PWM  ) : ۲۴

۳- روش حذف هارمونیها (Selectiv harmonic elimination)  : ۲۹

۴- روش مینیم سازی THD جریان موتور. ۳۲

۵- روش suboptimal PWM: 33

۶- مقایسه روش suboptimal با روشهای Regular sampling ، حذف هارمونی و مینیمم سازی دقیق THD : 45

۷- روش HVSO ( High voltage suboptimal  ) : ۵۲

(۲-۲)انتخاب جداول : ۶۱

فصل سوم : ۶۶

(۱-۳) مشخصات کلی سیستم : ۶۷

میکروپروسسورz80 : 68

(۲-۳) بلوک دیاگرام : ۶۹

فصل چهارم : ۷۳

(۱-۴) نحوه کنترل : ۷۴

(۲-۴) سخت افزار سیستم : ۷۵

۱- بخش پردازشگر : ۷۵

(۲) بخش ساخت موج PWM : 78

( ۳) مدار دور سنج : ۸۴

۴- بخش فیدبک برد میکروپروسسور : ۸۷

(۵) بخش صفحه کلید و نمایشگر : ۸۸

(۲-۴) اینتراپت های موجود در سیستم : ۹۱

فصل پنجم : ۹۳

(۱-۵) نرم افزار سیستم : ۹۴

(۲-۵) روتین lnitialize : 95

(۳-۵) روتین اینتراپت KBD : 95

(۴-۵) روتین اینتراپت Timer  : ۹۷

(۵-۵) روتین Main : 97

(۶-۵)روتین اینتراپت عرض پالس فازهای مختلف : PW-RPW-S . PW-T : 99

(۷-۵) روتین تغییر جدول عرض پالس CHPWT : 101

(۸-۵) روتین Initialize ابتدای کار (Start-Init ) : 101