Sincronización de un generador diésel con un inversor de onda sinusoidal pura

Como dice el título, estoy tratando de entender la mejor manera (práctica) de sincronizar un generador diesel con un inversor de onda sinusoidal pura, para implementar un sincronizador automático basado en microcontroladores.

He buscado mucho referencias, libros y artículos relacionados con este tema y llegué (teóricamente) a estas conclusiones:

Para sincronizar dos fuentes de alimentación de CA monofásica , se deben cumplir estas condiciones:

  1. El ángulo de fase entre las dos formas de onda debe coincidir.
  2. El voltaje en ambos terminales de las fuentes debe coincidir.
  3. La frecuencia entre las dos fuentes debe coincidir.

Ahora, la sincronización de frecuencia parece lograrse ya que tanto el inversor como el generador están diseñados para emitir una onda sinusoidal pura de 50 Hz. La condición del ángulo de fase se puede lograr estudiando el estado inicial de la onda del inversor y luego encienda el inversor según este método para hacer que la diferencia de fase entre las dos fuentes sea cero, para el voltaje Parece ser más complicado hacer coincidir el voltaje de ambas fuentes (ya que ambas fuentes no están diseñadas por mí /y me parece que no puedo controlar su salida de voltaje/ ni el generador ni el inversor de onda sinusoidal pura, compré ambos) así que aquí está el problema, ¿cómo se puede hacer esto?

También quiero saber (por favor) cuál es el efecto de valores ligeramente diferentes en cada condición de sincronización, y mi enfoque de este objetivo es totalmente incorrecto.

Esta es la primera vez que hago algo como esto, pero no es la primera vez que trato con 220 voltios de CA, por lo que cualquier consejo sería muy apreciado.

En la medida en que esto es posible, está fuera de tema. Mi sensación es que en realidad no es posible. Si necesita este tipo de bloqueo de fase, debe usar un inversor en lugar de un generador. El problema es que los generadores requieren algún tiempo para reaccionar a los cambios en la carga. Durante ese tiempo de reacción, algo estará apagado, ya sea la fase/frecuencia o la amplitud.
Tienes razón, la respuesta del generador no es instantánea, pero aun así hay Sincronizadores en el mercado que hacen este trabajo :-( @mkeith
He leído que los generadores inverter de Honda se sincronizarán automáticamente con cualquier fuente de CA. En realidad, conecta la fuente de CA al inversor/generador antes de iniciarlo. Detectará y sincronizará automáticamente, luego permanecerá sincronizado. Estoy seguro de que hay algún rango de frecuencias donde esto funcionará. Si la frecuencia está demasiado alejada, probablemente se desconectará.
Eso es exactamente lo que estoy tratando de implementar de una forma u otra, detectar y sincronizar automáticamente @mkeith
Los generadores electromecánicos, una vez sincronizados, se mantendrán sincronizados; si comienza a desincronizarse, la corriente fluirá "hacia atrás" y la red hará que el generador vuelva a estar sincronizado. Muy parecido a estar en un eje de transmisión común. Inversores, no tanto: la corriente no puede fluir hacia atrás a través del silicio conmutado. La forma tradicional de sincronizar era una bombilla en cada fase. Aquí youtube.com/watch?v=RGPCIypib5Q y aquí youtu.be/pdKAM2Xrtjc?t=5m6s
@Harper, gracias, conozco el método de sincronización de la bombilla. Y sé que los inversores no pueden manejar el flujo de corriente hacia atrás, pero ¿hay alguna técnica para sincronizarlos y volver automáticamente al modo de sincronización después de perder la sincronización? Por cierto admiro todo tu aporte, muchas gracias por tu esfuerzo.
@mkeith ¿es normal que una pregunta quede sin respuesta durante casi dos días? :-(
Depende de la pregunta. Creo que lo que estás tratando de hacer es esencialmente imposible.
No estoy familiarizado con este tipo de electrónica, pero dado que parece que ya tiene la frecuencia y la fase alineadas, una pequeña diferencia (un pequeño porcentaje) en el voltaje no debería ser un problema. Si ambos dispositivos están diseñados para una salida de 220 VCA, deberían estar lo suficientemente cerca como para hacer posible un cambio sin tener que modificarlo.
@pipe Una búsqueda rápida en Google muestra que una ligera diferencia en los terminales de voltaje causará un MVAR grande y podría dañar ambos dispositivos.

Respuestas (4)

Primero, tienes que controlar una de las fuentes. No creo que haya nada que hacer con la red eléctrica, pero debes poder controlar el diesel. Debería haber algún acelerador algo.

En realidad, podría ser un muy buen proyecto de control. Debe medir la fase y, al cambiar el acelerador, mantenga el error de fase en cero. Como un PLL diésel.

Pero una forma más práctica es convertir la salida de diésel a CC y luego, con un inversor, crear cualquier onda sinusoidal que desee.

Muchas gracias. Nunca se me ocurrió convertir la CA del generador en CC y luego volver a invertirla. Este método en realidad podría ser de uso práctico para la sincronización, pero pensando en el precio (no se tiene en cuenta KW) un convertidor AC-DC para un generador, luego construir una onda sinusoidal pura para ese convertidor AC-DC probablemente forzará que compre un inversor que tenga la función de sincronización incorporada.

Compre un inversor que tenga la capacidad de sincronizarse con fuentes de CA externas incorporadas. No creo que haya una manera simple de agregar este tipo de funcionalidad a un inversor existente.

Los generadores inverter Honda están diseñados para funcionar en paralelo. Comprar un honda podría resolver el problema, pero que yo sepa, no tienen un modelo diesel.
No he probado esto yo mismo. Sin embargo, un inversor conectado a la red está diseñado para hacer exactamente lo que desea: sincronizarse con una fuente de CA externa y proporcionar energía. El objetivo es poder enviar energía a la red eléctrica sin interrumpirla. Puede haber otros inversores diseñados para hacer esto también que también funcionarán cuando no haya una fuente de CA para sincronizar. De todos modos, mi punto es que necesita encontrar un inversor que tenga esta capacidad incorporada, ya que no creo que haya una manera de aumentar un inversor existente.
El inversor conectado a la red asume que la red tiene una impedancia extremadamente baja. Se bloquea en fase y luego inyecta corriente sinusoidal en esa impedancia muy baja. Si esto provoca un gran aumento de voltaje, es una condición de falla. No retrocederá y regulará. Se desconectará. Y, como dije, intenta confirmar constantemente que el voltaje de la red está presente y es saludable. El pensamiento convencional es que si el inversor continúa suministrando energía después de que se cae la red, podría electrocutar accidentalmente a un trabajador de servicios públicos. Por lo tanto, se ha puesto cierto esfuerzo en detectar esta condición.
Me parece bien. Así que no compre un inversor conectado a la red, compre uno que tenga la capacidad de sincronización integrada.
Voy a borrar mi primer comentario, porque ahora se ha vuelto engañoso. Creo que el resto todavía puede tener valor, así que lo dejaré.

Esto es algo bueno para trabajar. En realidad, debe tener control total sobre una de las fuentes. Tengo muchas ideas para las cuales puedes trabajar en ello. Pero quiero mencionar algo muy importante antes de continuar. En primer lugar, el inversor debe proporcionar una salida puramente sinusoidal; de lo contrario, habrá una pérdida de potencia continua durante las operaciones en paralelo y puede producirse un calentamiento. Ahora: le sugiero que vaya con el control del generador diesel. Como mencionó en su revisión de la literatura, la operación paralela se puede lograr satisfaciendo las condiciones anteriores. Tengo ideas que pueden ser utilizadas para la implementación de este proyecto. La frecuencia del generador diesel puede controlarse mediante el control del gobernador, que es una válvula o un estrangulador presente en casi todos los generadores. Debe desmontarlo y colocarle un mecanismo de servomotor para que pueda controlar eléctricamente el acelerador del gobernador (básicamente, cambiará la entrada de combustible para aumentar la velocidad del generador). En segundo lugar, debe utilizar un transformador automático cuyo grifo pueda cambiarse con un servomotor similar. Este autotransformador se utilizará para equilibrar voltajes. Luego, puede desarrollar una prueba de bombilla o un mecanismo similar a una prueba de bombilla oscura que esté disponible en Internet. Usando todo esto, puede tener un disyuntor entre los terminales del generador y el inversor. Por lo tanto, su sistema estará continuamente monitoreando y cambiando los parámetros de voltaje y frecuencia hasta que estén equilibrados. Tan pronto como hay un partido, el interruptor se cierra. Y ha sincronizado con éxito su generador con el inversor. Nota:

La forma convencional de hacer esto (conjuntos trifásicos) es configurar los voltajes sin carga para que sean iguales (dentro de un voltio más o menos), configurar la caída de carga completa para que sea la misma (cualquiera que sea el 100% de carga para cada máquina). , esto controla la distribución de energía reactiva), y configure la frecuencia para que sea lo más cercana posible, luego, cuando las dos máquinas se sincronicen, cierre los interruptores...

La respuesta del gobernador luego controla la cantidad de energía real que aporta cada máquina, y ambas máquinas funcionan a la misma frecuencia debido a la retroalimentación del par producido por el ángulo del rotor.

Me gustaría señalar que la mayoría de los inversores son en realidad fuentes de corriente, necesita uno que también tenga un bucle de control de voltaje que le permita controlar la producción de energía reactiva y, por lo tanto, el voltaje del bus.

La sincronización de una máquina pequeña con la red (que es efectivamente un sumidero de energía infinito) es en realidad mucho más fácil que la sincronización entre una pequeña cantidad de máquinas de tamaño razonablemente igual, hay MUCHA más inercia en la red, por lo que tiende a resistir los cambios de frecuencia .

No estoy del todo seguro de que sincronizar una máquina monofásica realmente valga la pena, tienden a ser pequeñas y pequeñas, y el bloqueo automático de fase una vez sincronizado será una propuesta mucho más arriesgada en ausencia de una trifásica giratoria campo.

Sincronización de un generador diésel con un inversor de onda sinusoidal pura
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