فایل مارکت

پروژه بررسي اثار كنترل دور موتورهاي بزرگ نيروگاهي

• فصل اول : روشهای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای القایی
• فصل دوم  : روشهای PWM  در کنترل دور موتور آسنکرون
• فصل سوم : مشخصات کلی و بلوک دیاگرام سیستم
• فصل چهارم: نحوه کنترل
• فصل پنجم : نرم افزار سیستم

فصل اول :

روشهای کنترل سرعت

و گشتاور موتورهای القایی

(1-1) روشهای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای القایی سه فاز :

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

• کنترل ولتاژاستاتور
• کنترل ولتاژ رتور
• کنترل فرکانس
• کنترل ولتاژ استاتور و فرکانس
• کنترل جریان استاتور
• کنترل ولتاژ ، جریان و فرکانس

• کنترل ولتاژ استاتور :
• معادله(1-1) 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 (1-2) گشتاور تولیدی را بصورت زیر می دهد . که در آن b<1

شکل(1-1) مشخصات گشتاور – سرعت را برای مقادیر مختلف b نشان می دهد . نقاط تلاقی باخط بار نقاط کار پایدار را نشان می دهد . در هر مدار مغناطیسی ، ولتاژ القاء شده متناسب باشار و فرکانس است و مقدار مؤثر شار فاصله هوایی بصورت زیر بیان می شود :

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 (1) کنترل کننده ولتاژ AC سه فاز (2) اینورترهای با منبع ولتاژ dc متغییر سه فاز و (3) 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 .

2- کنترل ولتاژ رتور :

در موتورهای بارتور سیم پیچی شده ، مقاومت سه فاز خروجی به رینگ های موتور مانند شکل (2-1الف) 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 (1-1) برای تعیین گشتاور تولیدی می توان استفاده کرد . مشخصات گشتاور – سرعت برای مقادیر مختلف مقاومت رتور در شکل (2-1 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 (3-1 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 (4-1) زیر بدست می آید :

(4-1)   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 (3-1 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 (3-1 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 .

شکلهای (2-1) و (3-1)

3- کنترل فرکانس :

گشتاور و سرعت موتورهای القایی با تغییر فرکانس منبع قابل کنترل است . از معادله (3-1) 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 :

4- 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)   

(7-1 )

لغزش در حداکثر گشتاور برابر است با :

(8-1)

مشخصات گشتاور – سرعت در شکل (5-1) 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 (6-1) دیده می شود . در شکل(6-1الف ) 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 (6-1ب) 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 .

پروژه بررسي اثار كنترل دور موتورهاي بزرگ نيروگاهي