Energoelektronika Cyfrowa

Transkrypt

1 Energoelektronika Cyfrowa dr inż. Maciej Piotrowicz Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych PŁ piotrowi@dmcs.p.lodz.pl -> Energoelektr...

2 Energoelektronika Dziedzina łącząca wiedzę z elektroniki, elektrotechniki i automatyki. Zajmuje się regulacją i przetwarzaniem energii elektrycznej przy pomocy elementów półprzewodnikowych mocy. Szeroki zakres energii - od kilku VA/Watów do kilku MVA/MW Zadania urządzeń energoelektronicznych: przetwarzanie energii elektrycznej łączenie obwodów elektrycznych Procesy te powinny być wykonywane bez strat energii.

3 Przekształtniki Układy zamieniające postacie energii. Rodzaje przekształtników prostowniki - ang. rectifier falowniki - ang. inverter przekształtniki prądu zmiennego - ang. cycloconverter, cycloinverter przekształtniki prądu stałego - ang.chopper dodatkowo: łączniki prądu zmiennego i stałego.

4 Działanie elementów energoelektronicznych Dwa stany elementów przełączających: wyłączony duże napięcie, prąd teoretycznie nie płynie: P=UI=0. włączony przez element przepływa prąd o dużej wartości, niewielki spadek napięcia (dla dużych napięć roboczych pomijalny) P=UI=~0. Stany pośrednie niepomijalne wartości napięcia i prądu -> straty mocy niebezpieczeństwo przegrzania i uszkodzenia

5 Niesterowalne - diody mocy Częściowo sterowalne - tyrystory SCR -triakiscr Rodzaje elementów energoelektronicznych W pełni sterowalne - tranzystory bipolarne mocy - tranzystory MOSFET mocy - tranzystory IGBT - tyrystory wyłączalne GTO, MCT, SITH

6 Układ energoelektroniczny sprzężenie zwrotne układ sterujący sterowanie przekształtnik

7 Silniki krokowe Urządzenie elektromechaniczne przekształcające impulsy elektryczne w dyskretne ruchy mechaniczne. Oś silnika krokowego obraca się o niewielki kąt pod wpływem impulsów elektrycznych podawanych w odpowiedniej kolejności. Kierunek obrotów osi jest ściśle związany z sekwencją podawanych impulsów. Prędkość obrotów zależy od częstotliwości tych impulsów, a kąt obrotu od ich ilości.

8 Budowa silników krokowych silnik o zmiennej reluktancji (VR) silnik z magnesem trwałym (PM) silnik hybrydowy (HB) silnik tarczowy (metale ziem rzadkich)

9 Zalety silników krokowych Kąt obrotu silnika jest proporcjonalny do ilości impulsów wejściowych. Silnik pracuje z pełnym momentem w stanie spoczynku. Precyzyjne pozycjonowanie i powtarzalność ruchu. Możliwość bardzo szybkiego rozbiegu, hamowania i zmiany kierunku. Niezawodne ze względu na brak szczotek. Zależność obrotów silnika od dyskretnych impulsów umożliwia sterowanie w pętli otwartej. Możliwość osiągnięcia bardzo niskich prędkości synchronicznych obrotów z obciążeniem umocowanym bezpośrednia na osi. Szeroki zakres prędkości obrotowych.

10 Wady silników krokowych Rezonanse mechaniczne pojawiające się przy niewłaściwym sterowaniu. Trudności przy pracy z bardzo dużymi prędkościami.

11 Układ uzwojeń silnika krokowego silnik unipolarny (5 lub 6 końcówek, 1 uzwojenie na fazę z odczepem) silnik bipolarny (4 końcówki, 1 uzwojenie na fazę) Istnieją silniki z 2 uzwojeniami na fazę mogą one pracować w obu trybach silnik wielofazowy

12 Sterowanie silnikiem krokowym 1 przełącznik dwupozycyjny lub 2 tranzystory na fazę, jednokierunkowy przepływ prądu przez połowę uzwojenia 2 przełączniki dwupozycyjne lub 4 tranzystory na fazę, dwukierunkowy przepływ prądu przez całe uzwojenie

13 Sterowanie silnikiem krokowym Praca jednofazowa (sterowanie falowe)

14 Sterowanie silnikiem krokowym Praca dwufazowa (sterowanie pełnokrokowe)

15 Sterowanie silnikiem krokowym Praca półkrokowa

16 Sterowanie silnikiem krokowym Praca mikrokrokowa podział kroku na 9 mikrokroków

17 Sterowanie silnikiem krokowym Przepływ prądu przez cewkę uzwojenia w funkcji czasu

18 Zasilanie silnika krokowego sterowanie L/R niewielkie prędkości obrotowe sterowanie L/nR silniki małej mocy

19 Zasilanie silnika krokowego sterowanie z kluczowaniem prądu

20 Nowoczesny układ sterujący Źródło: TI