شبیه سازی سیکلو کانورتر سه فاز به سه فاز

قیمت 15,900 تومان

دانلود رایگان پی دی اف

شرح پروژه: یک شبیه سازی سیکلو کانورتر سه فاز به سه فاز طراحی کنید که دارای ورودی 380 ولت 50 هرتز باشد و به بار سه فاز ستاره با مقادیر R=5 و L=50mH باشد مطلوبست خروجی های زیر:

220 ولت 10 هرتز
150 ولت 5 هرتز
100 ولت 20 هرتز

با سه روش آلفا ثابت و متغییر و نیز روش پیشنهادی.

طراحی مدار:

جهت طراحی یک سیکلو کانورتر سه فاز به سه فاز باید سه سیکلوکانورتر سه فاز به تکفاز طراحی نمود و هرکدام را به تنهایی به یک بار متصل کرد طرح کلی به صورت مدار زیر می باشد:

شکل 1 مدار کلی یک سیکلو کانورتر سه فاز به سه فاز

در مدار فوق یک منبع سه فاز 380 ولت 50 هرتز دیده می شود که هر کدام از فاز های آن به سه ورودی سیکلو کانورتر سه فاز به تکفاز متصل شده است خروجی نیز به یک بار متعادل RLمتصل شده است .

همچنین تنها از یک میکرو کنترلر برای هر سه بلوک استفاده شده است که می تواند هزینه ساخت این سیکلو و همچنین برنامه ریزی آن را آسان تر نماید.

با حذف سخت افراز ها اضافی در هزینه نهایی و همچنین اطمینان پذیری سیستم تحول ایجاد شده است.

مدار داخلی هر یک از سیکلو کانورتر های سه فاز به تکفاز به صورت زیر می باشد:

شکل 2 یک سیکلو سه فاز به تکفاز بکار رفته در مدار اصلی

این سیکلو شامل 12 تریستور و 6 بلوک تاخیر دهنده می باشد که پالس ورودی ایجاد شده را برای هر یک از تریستور ها می تواند تغییر دهد.این سیکلو مربوط به فاز a ورودی است برنامه بلوک متلبی سیمولینک فوق به صورت زیر است که در ذیل درباره آن توضیح داده خواهد شد.

function [o1,o2,o3,o4,o5,o6] = fcn(in)

در قسمت اول فرکانس ورودی به این بلوک داده شده است.

f=50;

t=1/f;

این میزان ثابت می تواند زاویه آتش تریستورها را تغییر دهد.

k=-0.01;

در زیر زاویه روشن شدن هر تریستور آورده شده است.

o1=k+(in);

o2=k+(in+t/6);

o3=k+(t/3+in);

o4=k+(in+0.5*t);

o5=k+(t*4/6+in);

o6=k+(in+t*5/6);

دانلود رایگان پی دی اف

الف ) شبیه سازی سیکلو کانورتر روش الفا ثابت:

1)خروجی 220 ولت 10 هرتز:

جهت بوجود آوردن یک ولتاژ 220 ولت 10 هرتز می توان k را در برنامه فوق تغییر داد تا بتوان به ولتاژ مورد نظر دست یافت همچنین با تغییر در فرکانس می توان به فرکانس مطلوب دست یافت خروجی فاز a از نقطه نظر ولتاژ به صورت نمودار زیر پدید آمده است:

شکل 3 خروجی ولتاژ 220 ولت 10 هرتز

همانگونه که در شکل فوق مشهود است فرکانس بوجود آمده دقیقا 10 هرتز می باشد و ولتاژ پیک تو پیک هم 220 ولت می باشد اما مشکل اصلی این روش به وجود آمدن هارمونیکهای متعدد اوردر پایین است که نمی توان انها را فیلتر نمود در ضمن THD بالا و نیز عدم سنکرونیزم با شبکه را می توان از دیگر ضعف های اصلی این روش نام برد.

شکل 4 هارمونیک های بوجود آمده در ولتاژ

همانگونه که در شکل مشهود است هارمونیکهای اوردر پایین و مخصوصا هارمونیک سوم بوجو آمده در ولتاژ می تواند سبب اتلاف انرژی و آسیب رسیدن به ادوات را به وجود آورد.

همچنین THD نسبتا بالا و عدم وجود ولتاژ DC در خروجی بار فاز a دیده می شود.

جریان خروجی همین فاز نیز به صورت زیر شده است:

شکل 5 تحلیل جریان خروجی برای بار سلفی مقاومتی

همانگونه که در شکل 5 دیده می شود جریان بار در حدود 40 ولت پیک تو پیک با اعوجاج بسیار زیاد در حال نوسان می باشد تحلیل هارمونیکی این جریان نیز در زیر خواهد آمد:

شکل 6 هارمونیکهای ناشی از جریان خروجی 10 هرتز

همانگونه که در شکل دیده می شود هارمونیکهای اوردر پایین نیز به میزان قابل توجهی در جریان خروجی قرار دارند که می توانند به شبکه آسیب جدی وارد نمایند از جمله می توانند به عدم تعادل در فازهای خروجی بیانجامند و عدم سنکرونیزم با شبکه را در پی داشته باشند.

ب) شبیه سازی سیکلو کانورتر خروجی 150 ولت 5 هرتز :

جهت به وجود آوردن ولتاژ خواسته شد می توان با تغییر آلفا در خروجی به این ولتاژ دست یافت:

شکل 7 خروجی هارمونیک و پروفایل ولتاژ و میزان THD

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می کنید ولتاژ پیک تو پیک به 300 ولت کاهش یافته است و فرکانس تولیدی نیز 5 هرتز شده است همچنین تغییر محسوسی در هارمونیکهای به وجود آمده دیده نمی شود و THD کمی کاهش یافته است اما این به معنی یک THD مطلوب نمی باشد.

همچنین در این مورد نیز بایستی به جریان به وجود آمده در خروجی نیز توجه نماییم:

شکل 8 جریان بوجود آمده خط به خط در خروجی

در این نوع اتصال جریان خط به خط با فاز آن برابر و حدود 20 ولت پیک تو پیک است و فرکانسهای هارمونیکهای متفاوتی در خروجی جریان دیده می شود همچنین در THD جریان نیز اندکی کاهش را مشاهده می کنید که به دلیل کاهش فرکانس می باشد.

ج) شبیه سازی سیکلو کانورتر خروجی 100 ولت 20 هرتز

برای افزایش فرکانس میزان k را برابر -0.01 قرار می دهیم که به کاهش فرکانس می انجامد در ذیل به بررسی جریان و ولتاژ آخرین خروجی در این روش می شویم:

شکل 9 هارمونیکها و پروفایل ولتاژ در فرکانس 20 هرتز

در شکل 9 خروجی ولتاژ ناشی از فرکانس 20 هرتز دیده می شود همچنین می توان دید ترکیب هارمونیکهای اوردر پایین نسب به قبل تغییر چندانی نداشته است. در ذیل جریان کشیده شده از منبع را میتوان یافت.

نتیجه گیری:

در سیکلو کانورتر ها که می توان با آنها یک ماشین الکتریکی را در هر دو مد ژنراتوری و موتوری کنترل نمود یکی از مهمترین ضعفهای عملکردی آنها THD بسیار بالای آنهاست.

همچنین تعداد سوییچها ساخت مدارهای کنترلی انها را سخت و پیچیده می سازد و در ضمن اتلاف سوییچینگ آنها نیز پایین تر از یکسو کننده ها می باشد که خود می تواند دلیل رجحان آنها بر یکسو کننده ها برای انتخابهای مشترکی از قبیل کوره های اهمیک باشد.