设计和开发的可控整流器PMDC马达

Swagata沙玛¹,Satabdi Kalita¹,Himakshi Mishra¹,Santanu沙玛²

UG的学生,ECE称,Tezpur大学Napaam Tezpur、印度
Tezpur大学副教授,部门的ECE Napaam Tezpur、印度

文摘

介绍了设计、模拟和开发的对称角控制的消光角(SAC)和控制(EAC)整流器使用mosfet驱动PMDC电机。通过使用这些方法,可以提高功率因数和某些低阶谐波可以减少或消除。输入电流的谐波分析不同消光角也完成了。本文还讨论了各种性能参数可控整流器的功率因数和位移等因素。消光角的功率因素,发射角和对称角不同的角度进行了比较。

关键字

功率因数可控整流器,位移因子,对称角控制、消光角控制。

介绍

电力电子系统的一个广泛用于控制输出直流电压控制整流器;直流电压变量在哪里等方法获得一个固定的直流电压点火角控制,对称角控制和消光角控制。这些类型的整流器是非常简单和便宜,大大用于直流电机速度控制系统,广泛应用于钢厂、造纸厂等。

研究相角控制PF (PAC)技术改进了,交流电压控制器的操作已经详细解释[1 - 2]。在常规控制器,PAC技术可以被利用来控制功率流向负载通过改变晶闸管的发射角(α)。点火角(α)可以测量相电压过零的[3]。研究还表明,相位控制技术是可靠的和有能力控制大量的能力[4]。然而,这种技术的主要挫折是有缺陷的发射角,落后的输入侧功率因数的特别是在大型发射角度和高和低阶谐波含量负载和供应双方[5 - 7]。此外,它被认为,功率流不连续出现在输入和输出双方[3],[4],[8],[10]。

EAC技术对三相交流电压控制器采用静载荷及其显著提高输入功率因数和效率在PAC [11]。结论是,EAC效率有效而PAC技术涉及到一个巨大的成本因素。鼠笼式单相感应电动机作为动力载荷的静载荷在另一项研究涉及相同的方法画与PAC相比。改善位移因素是观察到这种技术[12]。

本文控制整流器使用对称角控制(SAC)和消光角控制方法(EAC)已经设计和开发使用功率mosfet。使用晶体闸流管与电路,这些电路不需要额外的整流电路,可以很容易地控制和高开关速度。此外,MOSFET多数载流子器件的优点,所以它可以实现非常高的工作频率。此外,性能优良的MOSFET在低压设备适合应用低于200 v。

消光角控制类似于相角控制。相角控制所需的传导始于延迟角(α)和持续进行直到电流达到零价值自然在EAC传导电源电压从0开始穿越和强制转换在一定角度下零交叉(β)。因此在消光角控制整流器输入电流的基本组件将输入电压[12]。

因此,在EAC技术、位移因素导致,因此功率因数线索。提出了可控整流器,该功能主要PF是用来模拟电容性负载。图:1和图2显示的电压和电流波形PAC和囊。

电路参数

在电感负载的情况下,电流与电压波形相位在负载端导致贫困提供功率因数和低阶谐波含量高,供应和负载方面特别是对于大型发射角[13]。在对称角方法电路打开ωt =(π-β)/ 2和关闭ωt =(π+β)/ 2。所以β电路仍在。的基本组件输入电流与输入电压同相,因此位移因素是统一(1.0)。

本文简要描述了负载,直流电机,其次是各种实际观测和理论计算电路。这个可控整流器作为变量的操作电压源采用囊和EAC评估和与PAC相比,功率因数提高的观点。基于MATLAB的仿真结果进行了实验验证。

电路和工作描述

答:对称角控制

触发电路的输出是一个方波用于引发MOSFET,所以它仍然是处于打开状态的ωt =ωt(π-β)/ 2 =(π+β)/ 2。MOSFET进行触发脉冲高和低脉冲时是关闭的。所以一个方波,在一段时间内仍然很高ωt =(π-ωt =(π+β)/ 2生成触发MOSFET。

图3显示了MOSFET的线路图打开时,比较器输出积极和关闭时,比较器输出是负的。在国家中,电流流过负载和得到一个输出如图2所示。因此我们得到半波可控整流器使用对称角控制方法。角度可以控制通过调整Vref通过改变电位计的价值。

b .消光角控制

两种方法已被用于设计可控整流器使用EAC:

我)使用和逻辑

使用MMV ii)。

我使用和逻辑)电路:这个方法由触发电路输出的方波用来触发一个MOSFET,所以它仍然是处于打开状态的ωt = 0ωt =(π−β)=α。MOSFET进行触发脉冲时高时,关闭脉冲低。所以一个方波,在一段时间内仍然很高ωt = 0ωt =(π−β)=α生成触发MOSFET。

图5所示,一个15 v, AC电压与参考电压Vref(接地)形成零交叉探测器并产生方波的输出。比较器的输出是正数时,电容器充电。另一个方波输出是由逆转极性比较器的输入。这方波触发MOSFET, M1使电容器放电的路径。

在正半周期方波的电容器逐渐指控Vs。

Vc = Vs (1-e-t / RC) - - - - - - - - - - - - (1)

Vs = 5 v, Vc电容器电压和RC时间常数。

电容器电压与参考电压和输出的输出第一个比较是美联储和门。然后提供与门输出触发脉冲MOSFET, M2和负载(电动机)连接到排水和AC供应如图5所示。

由于逻辑电平的电压不匹配,并使用电阻晶体管逻辑门实现(RTL)(见图6)。

修改后的线路图是图6所示。一个波形高8毫秒的时间,可以计算参考电压为4.908 V使用方程(1)。

使用MMV ii)电路:电路还包含一个触发电路像前面的电路。在这里单稳态多谐振荡器(MMV)是用于生成触发MOSFET的方波。

MMV由使用555定时器如图8所示,其输出波形图9所示。脉冲开始当555定时器接收到信号的触发脉冲输入电压低于三分之一的供应。输出脉冲的宽度是由一个RC网络的时间常数,它包含一个电容器(C)和一个电阻(R)。输出脉冲结束时电容上的电压等于电源电压的2/3。输出脉冲宽度可以根据要求改变。

时间t的输出脉冲宽度,所花费的时间负责C电源电压的2/3,是由

t = RCln (3)≈1.1 rc - - - - - - - - - - -方程(2)

其中t是在几秒钟内,R在欧姆和C在法拉。

生成的输出脉冲定时器用于触发MOSFET获得消光角控制波形。因此,0 < RA < 90 kΩ。

一个电解电容器可以连接整个负载,以减少噪音。评级使用的电容器是25 v和24 v所需的最低评级作为电容器指控2对,和在哪里提供的电压等于12 v。

比较功率因素

射击和对称角控制整流器,传导的角度开始消光角控制整流器,传导的角度停止。电路进行的时期。

在对称的角,情节是一条直线作为所有角度的位移的因素是统一而在点火角,它随着点火角的增加减少。

图15显示了供给功率因数的变化与消光角的完整控制感应负载条件。随着角度的电路整流功率因数(α)的增加而增加。消光角控制的功率因数是领先的。

在对称角控制、功率因数降低的角度增加触发电路。

谐波分析

角是角的传导停止消光角可控整流器。表V显示了EAC比PAC具有更好的负载电流THD,因为连续负载电流的感应负载电路。

结论

计算功率因素和策划后点火角的图形,对称的角度和灭绝的控制方法和比较我们可以得出这样的结论:在消光角虽然滞后功率因数导致点火角。电感负载消耗的无功功率与电流和电压波形滞后。电容性负载生成与当前主要的电压无功功率。为了补偿电流与电压的滞后一个电感负载的情况下,消光角将模仿电容性负载。功率因数的对称角的值变成0 90¯°。同时,电压和电流波形相互对称的角是在阶段导致的价值位移因子等于成为一个角度。

介绍了EAC技术单相直流-直流控制整流器。EAC技术提供了一个相当大的输入功率因数的改善。这种改善主要是由于改善位移的因素。整流器控制被应用到一个静态直流电机。获得一个好的协议之间的模拟和实验结果。

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