Для работы большинства бытовых электроприборов требуется питание переменного тока. Эта мощность переменного тока или переменный ток подается на приборы посредством операции переключения некоторых силовых электронных переключателей. Для бесперебойной работы нагрузок необходимо контролировать Подключено питание переменного тока им. Это достигается, в свою очередь, путем управления переключением силовых электронных переключателей, таких как SCR.
Два метода управления переключением SCR
- Метод контроля фазы : Это относится к управлению переключением SCR со ссылкой на фазу сигнала переменного тока. Обычно Тиристор срабатывает на 180 градусов от начала сигнала переменного тока. Другими словами, при пересечении нуля формы сигнала переменного тока запускающие импульсы подаются на вывод затвора тиристора. В случае управления мощностью переменного тока, подаваемой на SCR, подача этих импульсов задерживается за счет увеличения времени между импульсами, и это называется управлением задержкой по углу зажигания. Однако эти схемы вызывают гармоники более высокого порядка и генерируют радиочастотные помехи и сильный пусковой ток, а при более высоких уровнях мощности требуется больше фильтров для уменьшения радиопомех.
- Переключение интегрального цикла: Интегральное управление циклом - это еще один метод, используемый для прямого преобразования переменного тока в переменный, известный как переключение нуля или выбор цикла. Запуск интегрального цикла относится к цепям переключения переменного тока и, в частности, к цепям переключения переменного тока с нулевым напряжением интегрального цикла. Когда переключатель нулевого напряжения используется для переключения низкого коэффициента мощности (индуктивной нагрузки), такого как двигатель или силовой трансформатор, вызывает перегрев силового трансформатора в линиях электроснабжения. Следовательно, насыщение тока нагрузки - это чрезмерно высокие пусковые токи. Другой подход к переключению нулевого напряжения интегрального цикла включает использование относительно сложных устройств бистабильных накопительных элементов и логических схем, которые фактически подсчитывают количество полупериодов тока нагрузки. Переключение интегрального цикла состоит из включения питания на нагрузку на целое число циклов и последующего отключения питания на дополнительное количество интегральных циклов. За счет переключения тиристоров при нулевом напряжении и нулевом токе генерируемые гармоники будут уменьшены. Использование интегрального цикла переключения плавного напряжения невозможно, а частота может изменяться. Интегральное переключение цикла путем срабатывания срабатывания тиристоров в качестве метода удаления всего цикла, циклов или частей циклов сигнала переменного тока - это хорошо известный и старый метод управления мощностью переменного тока, особенно через нагрузки нагревателя переменного тока. Однако концепция достижения цикличности формы волны напряжения с помощью микроконтроллера может быть очень точной в соответствии с программой, написанной на языке Assembly / C. Таким образом, среднее время действия напряжения или текущего напряжения на нагрузке пропорционально меньше, чем если бы весь сигнал был подключен к нагрузке.
Одним из побочных эффектов использования этой схемы является дисбаланс входного тока или формы волны напряжения, поскольку циклы включаются и выключаются на нагрузке, следовательно, они подходят для конкретных нагрузок в отличие от метода управления углом зажигания для минимизации THD.
Прежде чем переходить к примерам для каждого типа управления, давайте кратко расскажем об обнаружении перехода через ноль.
Обнаружение пересечения нуля или пересечения нулевого напряжения
Под термином «пересечение нулевого напряжения» мы подразумеваем точку на форме сигнала переменного тока, в которой сигнал пересекает нулевую точку отсчета формы волны или, другими словами, где форма волны сигнала пересекает ось x. Он используется для измерения частоты или периода периодического сигнала. Его также можно использовать для генерации синхронизированных импульсов, которые можно использовать для запуска вывода затвора кремниевого управляемого выпрямителя, чтобы заставить его проводить под углом включения 180 градусов.
Синусоидальная волна по своей природе имеет узлы, в которых напряжение пересекает нулевую точку, меняет направление и завершает синусоидальную волну.
Переключая нагрузку переменного тока в точке нулевого напряжения, мы практически исключаем потери и напряжения, вызванные напряжением.
Цепь ZVS или ZVR с измерением нулевого перекрестного или нулевого напряжения
Обычно OPAMP, используемый при обнаружении перехода через нуль, работает как компаратор, сравнивая пульсирующий сигнал постоянного тока (полученный путем выпрямления сигнала переменного тока) с эталонным напряжением постоянного тока (полученным путем фильтрации пульсирующего сигнала постоянного тока). Опорный сигнал подается на неинвертирующую клемму, а пульсирующее напряжение - на инвертирующую клемму.
В случае пульсирующего напряжения постоянного тока будучи меньшим, чем эталонный сигнал, высокий логический уровень сигнала разрабатывается на выходе компаратора. Таким образом, для каждой точки перехода через ноль сигнала переменного тока на выходе детектора перехода через ноль генерируются импульсы.
Видео о детекторах нулевого пересечения
Встроенное управление циклом переключения (ISCC):
Для устранения недостатков переключения интегрального цикла и переключения фазового управления используется интегральное переключение управления циклом для регулирования тепловой нагрузки. Схема ISCC состоит из 3-х секций. Первый состоит из источника питания для управления всеми внутренними усилителями и подачи энергии затвора на силовые полупроводниковые устройства. Вторая секция состоит из обнаружения нулевого напряжения путем обнаружения нулевого напряжения питания и обеспечивает фазовую задержку. В третьем разделе необходим каскад усиления, который увеличивает управляющий сигнал чтобы обеспечить привод, необходимый для включения выключателя питания. Цепи ISCC состоят из пусковой цепи и усилителя мощности (FCPA) и источника питания для управления нагрузкой.
FCPA состоит из драйверов затвора для тиристора, а TRIAC используется в качестве силовых устройств в предлагаемой конструкции. Симистор может проводить ток в любом направлении, когда он включен, и раньше он назывался двунаправленным триодным тиристором или двусторонним триодным тиристором. Симистор - это удобный переключатель для цепей переменного тока, который позволяет управлять большими потоками мощности с помощью управляющих токов миллиамперной шкалы.
Применение интегрального переключения цикла - промышленное управление мощностью с помощью интегрального переключения
Этот метод можно использовать для управления мощностью переменного тока, особенно при линейных нагрузках, таких как нагреватели, используемые в электропечи. При этом микроконтроллер выдает выходной сигнал на основе полученного прерывания в качестве эталона для генерации запускающих импульсов.
Используя эти запускающие импульсы, мы можем управлять оптоизоляторами для запуска симистора для достижения интегрального управления циклом в соответствии с переключателями, которые связаны с микроконтроллером. Вместо двигателя предусмотрена электрическая лампа для наблюдения за его работой.
Блок-схема управления мощностью посредством переключения интегрального цикла
Здесь детектор перехода через ноль используется для подачи запускающих импульсов для импульсов затвора тиристора. Применение этих импульсов контролируется микроконтроллером и оптоизолятором. Микроконтроллер запрограммирован на подачу импульсов на оптоизолятор в течение фиксированного периода времени, а затем прекращение подачи импульсов на другой фиксированный промежуток времени. Это приводит к полному устранению нескольких циклов формы сигнала переменного тока, приложенного к нагрузке. Соответственно, оптоизолятор управляет тиристором на входе микроконтроллера. Таким образом регулируется мощность переменного тока, подаваемая на лампу.
Применение переключения с фазовым управлением - программируемое управление мощностью переменного тока
Блок-схема управления мощностью методом фазового регулирования
Этот метод используется для управления силой света лампы путем управления мощностью переменного тока, подаваемой на лампу. Это достигается путем задержки подачи запускающих импульсов на TRIAC или с помощью метода задержки по углу зажигания. Детектор перехода через ноль подает импульсы при каждом переходе через ноль сигнала переменного тока, который подается на микроконтроллер. Первоначально микроконтроллер подает эти импульсы на оптоизолятор, который соответственно включает тиристор без какой-либо задержки, и, таким образом, лампа светится с полной интенсивностью. Теперь, используя клавиатуру, соединенную с микроконтроллером, требуемая интенсивность в процентах применяется к микроконтроллеру, и он запрограммирован на соответствующую задержку подачи импульсов на оптоизолятор. Таким образом, срабатывание тиристора задерживается и, соответственно, регулируется интенсивность лампы.
