شدن ژنراتور جلوگیری می‌کند. ]13 [
3-5-2-8- محدود کننده شار اضافی:
علاوه بر مدار حفاظت از فلوی اضافی، تجهیزات مدرن میکروکنترلرAVR شامل مدار محدود کننده فلوی اضافی نیز می‌باشند. این یک کنترل حلقه بسته است که نسبت ولتاژ به فرکانس را به هنگام کار غیر سنکرونژنراتور آشکار می‌سازد و در صورتیکه از میزان از قبل تعیین شده تجاوز نماید محدودکننده، سیگنالی ارسال می‌کند که تحریک را کاهش می‌دهد و از فلوی اضافی در ترانسفورماتور واحد جلوگیری می‌کند. ] 13[
3-5-2-9- تثبیت‌کننده سیستم قدرت:
تثبیت‌کننده سیستم قدرت دستگاهی است که خروجی تحریک را از طریق تنظیم‌کننده ولتاژ، کنترل می‌کند و به صورتی که نوسانات قدرت ژنراتور سنکرون میراگردند. متغیرهای ورودی، سرعت، فرکانس و یا توان است.
وظایف سیستم تحریک:
1- نگه داشتن عملکرد ژنراتور در منطقه ایمنی که این کار با محدود کردن جریان میدان ماشین انجام می‌شود. به عنوان مثال محدودیت جریان میدان، محدودیت جریان استاتور، محدودیت ولتاژ، محدودیت جریان زیر تحریک و غیره.
2- مانیتور کردن و نشان دادن مشکل در اجزای سیستم تحریک به عنوان مثال ایجاد مشکل در دمای روتور، دمای ترانسفورماتور، اتصال زمین روتور، شکست دیود در حال چرخش و …
در هر سیستم تحریک با عملکرد منظم جریان? میدان تولید می‌شود (در سیستم تحریک، سیستم کنترل با سرعت بالایی ساخته شده است و این سرعت بالا یکی از مزایای این سیستم تحریک به شمار می‌رود) در انتهای این قسمت به عنوان جمع‌بندی می‌توان به این نکته اشاره کرد که سیستم تحریک کامل و خوب علاوه بر انجام محدودیتها و عمل حفاظت، باید دارای یک سیستم نمایش دهنده و یا جهت اعلام خطا باشد. ]13[
3-6- مدلسازی یکسو ساز تریستوری شش پالسه]7[
3-6-1- تریستورو مشخصه استاتیکی آن:
تریستور اصطلاحی است که از کلمات ترانزیستور و تیراترون مشتق شده است و نامی است که به وسایل نیمه هادی‌ای که دارای مشخصه مشابه لامپ گازدار تیراترون هستند اطلاق می‌شود قبل از توسعه تریستورها تیراترون وسیله متداولی برای بسیاری از کاربردها در الکترونیک صنعتی بود. ]13[
تریستور یک هادی چهار لایه‌ای PNPN است که دارای سه ترمینال (پایانه) و سه پیوند است آند و کاتد ترمینالهای قدرت تریستور بوده و حال آنکه ترمینال سوم آن به گیت (الکترود فرمان) موسوم است که مربوط به کنترل این وسیله نیمه هادی می‌شود. ]13[
مشخصه استاتیکی تریستور در شرایطی که به گیت آن جریانی اعمال نمی‌گردد در شکل (3-11) نشان داده شده است در این شرایط وقتی که ولتاژی به دو سر آن اعمال نمی‌گردد حامل‌های بار بطور یکنواخت در لایه‌های مختلفN , P مختلف توزیع شده‌اند و به واسطه وجود سد پتانسیل یا ناحیه تخلیه در محل پیوندها حامل‌های بار نمی‌توانند از لایه‌ای به لایه دیگر عبور نمایند. (شکل 3-12-a) ]13[
چانچه در این شرایط آند تریستور به قطب منفی و کاتد آن به قطب مثبت باطری وصل شود یعنی اینکه تریستور در بایاس معکوس قرار گیرد یک جابجایی حامل‌های بار مطابق شکل (3-12-b) پیش می‌آید بطوریکه حفره‌ها بطرف الکترود منفی کشیده می‌شوند و در اطراف آند جمع می‌شوند و بدین ترتیب در اطراف سه پیوند PN تجمع حامل هاب بار به ترتیب زیر می‌شود.
شکل(3-7) ساختمان تریستور ]13[
شکل(3-8) علامت اختصاری تریستور ]7[
شکل(3-9) مشخصه تریستور در غیاب جریان گیت ]13[
شکل (3-10) توزیع بار a) بدون اعمال ولتاژ b) با اعمال ولتاژ ]13[
پیوند که خالی از حامل‌های بار شده است بایاس معکوس گردیده و مانع عبور جریان می‌شود پیوند که از حامل‌های بار پر شده بایاس مستقیم گردیده و می‌تواند باعث عبور جریان شود پیوند همانند پیوند است و مانع عبور جریان می‌شود بنابراین در بایاس معکوس تاقبل از رسیدن به نقطه شکست دو پیوندو سدکننده و مانع عبور جریان هستند و فقط جریان نشتی معکوس کوچکی از تریستور عبور می‌کند در این حالت گفته می‌شود که وسیله در حالت مسدود معکوس قرار دارد چنانچه اندتریستور را به قطب مثبت باطری و کاتد آنرا به قطب منفی باطری وصل کنیم (بایاس مستقیم) حاملهای بار مطابق شکل (3-13) جابجا می‌شوند چنانچه مشاهده می‌شود آند مثبت حفره‌ها را دفع و الکترودها را جذب می‌کند و باعث تجمع حامل‌ها در محل پیوندها به صورت زیر می‌شود]7[:
پیوندJ1 که از حامل‌های بار پر شده است بایاس مستقیم گردیده و هادی جریان است. پیوندJ2 که از حامل‌های بار خالی شده است بایاس معکوس شده و مانع عبور جریان است پیوند J3 همانند پیوند از حامل‌های بار پر شده است و عبور جریان را آزاد می‌کند.
بنابراین در بایاس مستقیم پیوند J2 سد کننده است و از تریستور فقط جریان نشتی مستقیم کوچکی عبور می‌کند در این حالت وسیله در حالت مسدود مستقیم قرار دارد.
شکل (3-11) توزیع بار با اعمال ولتاژ مثبت]13[
همانطوریکه در مشخصه شکل 3-11 ملاحظه می‌شود به ازاء ولتاژ شکست (عبور) مستقیم مقدار جریان تا جریان تثبیت‌کننده (قفلی) افزایش می‌یابد تا افزایش بیشتر ولتاژ پیوندJ2 که بایاس معکوس و مانع عبور جریان است در اثر تغییرات با گردیان ولتاژ دو سر لایه‌های تخلیه شکسته می‌شود و در حقیقت پدیده بهمنی رخ می‌دهد از آنجایی که پیوندهایJ1 و J3 مانع عبور جریان نمی‌شوند حرکت آزاد حامل‌های جریان در هر سه پیوند وجود داشته و موجب برقراری جریان زیاد از آند به کاتد می‌گردد به عبارت دیگر هنگامی که در بایاس مستقیم شکست رخ می‌دهد لایه P مرکزی بوسیله الکترون‌های کاتد خنثی‌شده و وسیله بصورت یک دیود هدایت‌کننده که دارای دو پیوند است عمل می‌کند و افت ولتاژ مستقیم تقریباً دو برابر دیود را موجب می‌شود در این صورت گفته می‌شود که وسیله در حالت روشن (وصل) است.
جریان در این حالت توسط امپدانس خارجی که وسیله در آن قرار دارد محدود می‌گردد حال اگر ولتاژ آند- کاتد کاهش یابد بدلیل اینکه در اثر حرکت حامل‌های بار دیگر ناحیه تخلیه و پیوند بایاس معکوس J2 وجود ندارد وسیله در حالت روشن باقی می‌ماند وقتی که جریان آند از جریان نگهدارنده کمتر شود در اثر کم شدن حامل‌های جریان ناحیه تخلیه در اطراف پیوندJ2 گسترش یافته و وسیله به حالت مسدود می‌رود. بنابراین برای اینکه تریستور بتواند به حالت روشن (وصل) برسد و در آن باقی بماند بایستی مطابق شکل (3-11) جریان آند به مقدار جریان تثبیت کننده برسد و از مقدار جریان نگهدارنده کمتر نگردد این مقدار جریان برای نگه داشتن میزان مورد نیاز عبور حاملهای بار لازم استدر غیر این صورت به محض اینکه ولتاژ آند- کاتد کاهش یابد وسیله به حالت مسدود باز می‌گردد به طور نمونه جریان تثبیت دو برابر جریان نگهدارنده است اما مقدار هر دو کم بوده و از یک درصد جریان نامی هم کمتر است.
هنگامی که تریستور بایاس معکوس می‌شود رفتار وسیله مانند دو دیود است که بطور سری بهم متصلند و ولتاژ معکوس به دو سر آن اعمال می‌شود با افزایش ولتاژ معکوس در مقدار معینی از ولتاژ پدیده شکست رخ می‌دهد که به این ولتاژ ولتاژ شکست معکوس گفته می‌شود (به مشخصه تریستور در بایاس معکوس در شکل (3-11) مراجعه شود) ولتاژ شکست معکوس و ولتاژ شکست (عبور) مستقیم یک ترانزیستور از نظر مقدار تقریباً باهم برابرند از این بحث می‌توان نتیجه گرفت که تریستور یک عنصر در حالتی است که یکی حالت روشن (وصل) و دیگری حالت خاموش( قطع) دارد عبور از حالت قطع به حالت وصل که با افزایش ولتاژ بایاس مستقیم تا رسیدن به ولتاژ شکست (عبور) مستقیم تحقق می‌یابد روشن کردن نامیده می‌شود عکس این حالت که خاموش‌کردن نام دارد با کاهش جریان آند به میزان کمتر از جریان نگهدارندهIh عملی می‌شود.
البته باید توجه داشت که در این بحث فرض بر این بوده که جریان گیت صفر باشد و تحت چنین شرایطی این نحوه روشن و خاموش کردن تریستور مورد بررسی قرار گرفته است لیکن باید دانست که در روشن کردن تریستورها این روش معمول نبوده بلکه با بکار گرفتن کنترل گیت می‌توان آن را به سهولت و در ولتاژهای کمتر ازروشن کرد. ]25[
3-6-2- یکسو ساز شش تریستوری:
برای ظرفیت تولیدی بیش از MVA10 یا MVA20 و جریان میدان بیش از A200 یا A300 سیستم شش تریستوره ترجیح داده می‌شود.
گرچه سیستم سه تریستوره نیز از سرعت عملکرد و مشخصه مناسبی برخوردار است ولی به علت آنکه ولتاژ خروجی آن همیشه مثبت بوده و دارای حد پایین صفر می‌باشد در زمان‌هایی که سرعت زیادی در تغییر ولتاژ ژنراتور ضروری است، این مقدار مینیمم صفر در افت سریعتر ولتاژ محدودیت ایجاد میکند.
بازیافت ولتاژ و سرعت عملکرد سیستم در افت میدان، توسط دیود چرخش آزاد محدود می‌گردد. سیستم شش تریستوره که در شکل (3-16) نمایش داده شده است به دلیل امکان تغییرات ولتاژ خروجی در محدوده مثبت و منفی یک سیستم دو ربعی است که با رفع محدودیت فوق‌الذکر موجب افزایش سرعت عملکرد می‌گردد. ]7[
شکل(3-12) پل یکسو ساز قدرت تمام موج شش تریستوره ]7[
در حالتی که ولتاژ خروجی یکسوساز منفی است توان به ژنراتور بازگشت داده می‌شود. در شکل (3-17) تغییرات ولتاژ خروجی با تغییر زاویه آتش داده شده است. ماکزیمم دوره هدایت تایریستورها مربوط به زمانی است که ولتاژ خروجی ژنراتور افت شدیدی داشته باشد.
به عنوان مثال وقوع حالتهای خطای لحظه‌ای را می‌توان نام برد. در شکل (3-17) نواحی A و B تقریباً چنین شرایطی را نشان می‌دهد. به تغییرات زاویه هدایت براساس زاویه آتش که از صفر تا 60 و براساس فرمان تنظیم کننده ولتاژ تعیین می‌گردد در این نواحی دقت کنید.
برای زاویه آتش a = 0 ماکزیمم ولتاژ در خروجی پل یکسوساز بدست می‌آید در شرایط طبیعی و نرمال عملکرد ژنراتور تریستورها در ناحیه D شکل (3-17) عمل می‌کنند که در آن تقریباً a = 90 است. در حالی که ولتاژ خروجی ژنراتور فراتر از حد تنظیمی برود تریستورها به گونه‌ای فرمان داده می‌شوند که موجب کاهش فلوی میدان گردند زاویه آتش در این وضعیت از 120 تا 150 درجه تغییر می‌کند این وضعیت در نواحی E و F شکل (3-17) قابل مشاهده است. ]25[
شکل (3-13) ولتاژ در خروجی پل یکسو ساز به ازای زوایای آتش مختلف ]13[
فصل‌چهارم:
نتایج حاصل از شبیه‌سازی
4-1- مقدمه:
هدف از این پایان‌نامه کاهش پیک‌های فرکانس‌های وارد بر ژنراتورهای سنکرون می‌باشد. برای کاهش این پیک‌ها یک روش اعمال مبدل باک به سیستم می باشد که هدف اصلی ما در این شبیه‌سازی بوده و میزان اعوجاجات ورودی به سیستم تحریک استاتیک را مینیمم می‌کند. برای اثبات این ادعا، قبل از اینکه خروجی یکسوساز یا منبع را به طور مستقیم به ژنراتور بدهیم ابتدا آن را به مبدل باک داده و سپس خروجی آن را که در آن اعوجاجات میرا شده است را به تحریک ژنراتور می‌دهیم و خروجی را بررسی می‌کنیم.
4-2- شبیه سازی یکسو ساز شش پالسه تریستوری:
در مرحله اول به شبیه‌سازی یکسو ساز شش پالسه تریستوری پرداخته می‌شود که روند شبیه‌سازی آن در زیر ارائه شده است.
شکل(4-1) یکسو ساز شش پالسه تریستوری
حالتی را در نظر می‌گیریم که مبدل باک در شبکه وجود نداشته باشد در این حالت ولتاژ خروجی یکسوساز تریستوری به ولتاژ تحریک ژنراتور می‌رسد که دارای منحنی به صورت زیر می‌باشد:
شکل(4-2) ولتاژ خروجی یکسو ساز شش پالسه تریستوری
همانطور که مشاهده می‌شود دارای نوساناتی در مقدار

مطلب مرتبط :   منبع تحقیق درموردنیروی، سیال، درگ
دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید