Μελέτη, σχεδίαση και κατασκευή μετατροπέα AC/DC/AC για τον έλεγχο στροφών τριφασικού επαγωγικού κινητήρα με την μέθοδο σταθερού λόγου V/f

Abstract

Σκοπός της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η επίτευξη του ελέγχου στροφών - ροπής ενός ασύγχρονου τριφασικού κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα με τη, μέθοδο ελέγχου Σταθερού Λόγου (Τάσης / Συχνότητας). Για να επιτευχθεί αυτό, στο πλαίσιο αυτής της εργασίας σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε ένα σύστημα ηλεκτρονικού μετατροπέα, το οποίο αποτελείται από το κύκλωμα ισχύος, το κύκλωμα ελέγχου και από τις βοηθητικές τροφοδοσίες. Εντός της προκείμενης εργασίας, ο αναγνώστης μπορεί να βρει μια περιεκτική και γενική ανάλυση των προαναφερθέντων. Ο έλεγχος του μετατροπέα DC/AC πραγματοποιήθηκε με την τεχνική Ημιτονοειδούς Διαμόρφωσης Εύρους Παλμών (Sinusoidal Pulse Width Modulation - SPWM). Ειδικότερα, εξετάζονται τα κυκλώματα ισχύος, τα οποία αποτελούνται από την ανορθωτική διάταξη και τη διάταξη του αντιστροφέα. Η ανορθωτική διάταξη, ανορθώνει τριφασική συμμετρική πηγή τάσεως, ενώ η διάταξη του αντιστροφέα αντιστρέφει την ανορθωμένη τάση σε εναλλασσόμενη καθώς μεταβάλει τη συχνότητα και την τάση στην έξοδο του. Ο αντιστροφέας υλοποιήθηκε με ημιαγωγικούς ελεγχόμενους διακόπτες IGBTs σε διάταξη εξαπαλμικής γέφυρας, τα οποία παλμοδοτούνται από κατάλληλους ενισχυτές σήματος οδήγησης των IGBTs (gate drives). Εν συνεχεία, το κύκλωμα ελέγχου του συστήματος αποτελείται από έναν μικροελεγκτή ψηφιακού επεξεργαστή σήματος. Ο μικροελεγκτής προγραμματίστηκε έτσι, ώστε να παρέχει τους απαραίτητους παλμούς αγωγής των IGBTs καθώς και τις ενδείξεις των τάσεων, των ρευμάτων και της συχνότητας σε μια LCD οθόνη, ενώ υπάρχουν και μπουτόν (pcb switch) για τον χειρισμού του συστήματος. Οι βοηθητικές τροφοδοσίες που απαιτούνται για τη λειτουργία των gate drives, του μικροελεγκτή, της LCD οθόνης και όλων των απαραίτητων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων προέρχονται από ένα τροφοδοτικό, το οποίο κατασκευάστηκε με τοπολογία Flyback.