Az otthon használt elektromos készülékek többségéhez váltakozó áramú áramellátás szükséges működésükhöz. Ezt a váltakozó áramot vagy váltakozó áramot a készülékek néhány elektromos elektronikus kapcsoló kapcsolási művelete révén kapják. A terhelések zavartalan működése érdekében ellenőrizni kell a Áramellátás nekik. Ezt viszont az elektromos elektronikus kapcsolók kapcsolási működésének vezérlésével érjük el, mint egy SCR.
Két módszer az SCR kapcsolási működésének vezérlésére
- Fázisszabályozási módszer : Ez az SCR kapcsolásának vezérlésére vonatkozik az AC jel fázisára való hivatkozással. Általában a A tirisztor bekapcsol 180 fokban az AC jel kezdetétől. Vagy más szavakkal, az AC jel hullámformájának nulla kereszteződésénél kiváltó impulzusokat alkalmaznak a tirisztor kapu termináljára. Az SCR váltakozó áramának vezérlése esetén ezeknek az impulzusoknak a késleltetése az impulzusok közötti idő növelésével késik, és ezt nevezzük vezérlésnek szögkésleltetéssel. Ezek az áramkörök azonban magasabb rendű harmonikusokat okoznak, és RFI rádiófrekvenciát és erős bekapcsolási áramot generálnak, és nagyobb teljesítményszinteken, több szűrőre van szükség az RFI csökkentéséhez.
- Integrált ciklusváltás: Az integrált ciklusvezérlés egy másik módszer, amelyet az AC AC-vé történő közvetlen átalakítására használnak, néven nulla kapcsolás vagy ciklusválasztás. Az integrált ciklusindítás váltakozó áramú kapcsolóáramkörökre és különösen integrált ciklusú nullafeszültségű váltakozó kapcsolóáramkörökre vonatkozik. Ha egy nulla feszültségű kapcsolót alkalmaznak alacsony teljesítménytényező (induktív terhelés), például motor vagy teljesítménytranszformátor kapcsolására, az áramváltó transzformátorának túlmelegedését okozza a közművezetéken. Ennélfogva a terhelés áramának telítettsége túlságosan magas beindító áram. Az integrált ciklusú nulla feszültség-kapcsolás másik megközelítése magában foglalja a viszonylag bonyolult elrendezésű kétstabil tároló elemek és logikai áramkörök használatát, amelyek valójában a terhelés áramának félciklusait számolják. Az integrált cikluskapcsolás abból áll, hogy bekapcsolja a tápellátást terhelésre egy teljes ciklusszámig, majd kikapcsolja a tápfeszültséget egy további integrált ciklusszámért. A nulla feszültség és a tirisztorok nulla áramának kapcsolása miatt a keletkező harmonikusok csökkennek. Az integrált ciklusos kapcsolás használata esetén a sima feszültség nem lehetséges és a frekvencia változó. A tirisztorok mellkasi beindításával történő integrált cikluskapcsolás, amely az AC jel teljes ciklusának, ciklusainak vagy ciklusainak egy részének eltávolítására szolgáló módszer, jól ismert és régi módszer az AC teljesítmény szabályozására, különösen a váltakozó áramú fűtőberendezés terhelésénél. Azonban a feszültség hullámformájának mikrovezérlővel történő ciklikus ellopásának megvalósítása nagyon pontos lehet az Assembly / C nyelven írt program szerint. Annak érdekében, hogy az átlagos feszültségidő vagy a terhelésnél jelenleg tapasztalt idő arányosan kisebb legyen, mintha a teljes jelet a terheléshez csatlakoztatnánk.
A séma alkalmazásának egyik mellékhatása a bemeneti áram vagy a feszültség hullámalakjának egyensúlyhiánya, mivel a ciklusok a terhelésen keresztül be- és kikapcsolódnak, így alkalmasak bizonyos terhelésekre, szemben a tüzelésvezérelt módszerrel a THD minimalizálása érdekében.
Mielőtt példákat mutatnánk be az egyes vezérléstípusokra, röviden ismertetnünk kell a nulla keresztezés észlelését.
Zéró keresztezés észlelése vagy nulla feszültség keresztezése
A Zero Voltage Crossing kifejezés alatt azt a pontot értjük az AC jel hullámformájánál, ahol a jel keresztezi a hullámforma nulla referenciáját, vagy más szavakkal, ahol a jel hullámformája metszi az x tengelyt. Periodikus jel frekvenciájának vagy periódusának mérésére szolgál. Szinkronizált impulzusok előállítására is használható, amelyek felhasználhatók a szilíciumvezérelt egyenirányító kapu termináljának kiváltására, hogy az 180 fokos égési szögben végezzen vezetést.
A szinuszhullám természeténél fogva olyan csomópontok vannak, amelyekben a feszültség átlépi a nullpontot, megfordítja az irányt és befejezi a szinuszhullámot.
Az AC terhelés nulla feszültségponton történő kapcsolásával gyakorlatilag kiküszöböljük a feszültség okozta veszteségeket és feszültségeket.
Nulla keresztérzékelő vagy nulla feszültségérzékelő ZVS vagy ZVR áramkör
Általában a nulla keresztezésű detektálás során használt OPAMP összehasonlító eszközként működik, összehasonlítva a pulzáló DC jelet (amelyet az AC jel kiegyenlítésével kaptak) egy referencia DC feszültséggel (amelyet a pulzáló DC jel szűrésével kaptak). A referencia jelet a nem invertáló terminál kapja, míg a pulzáló feszültséget az invertáló terminál kapja.
Abban az esetben, ha a pulzáló egyenfeszültség kisebb, mint a referenciajel, logikailag magas jel alakul ki az összehasonlító kimenetén. Így az AC jel minden nulla keresztezési pontjára impulzusok keletkeznek a Zero Crossing Detector kimenetéből.
Videó a nulla keresztezési detektorokról
Integrált kapcsolási ciklusvezérlés (ISCC):
Az integrált ciklus-kapcsolás és a fázis-vezérlés-kapcsolás hátrányainak kiküszöbölésére a fűtési terhelés szabályozásához integrált kapcsolási ciklus-vezérlést használnak. Az ISCC áramkörnek 3 szakasza van. Az első egy tápegységből áll, amely az összes belső erősítőt meghajtja és a kapu energiáját a félvezető eszközökhöz táplálja. A második szakasz nulla feszültség detektálásból áll a tápfeszültség nulla példájának érzékelésével, és fáziskésést biztosít. A harmadik részben erősítő fokozatra van szükség, amely nagyítja a vezérlőjel hogy biztosítsa a főkapcsoló bekapcsolásához szükséges meghajtót. Az ISCC áramkörök égési áramkörből és teljesítményerősítőből (FCPA) és a terhelés szabályozásához szükséges tápegységből állnak.
Az FCPA a tirisztor kapu meghajtóiból áll, és a TRIAC-t használják áramforrásként a javasolt kivitelben. A Triac áramot bármelyik irányba vezethet, ha be van kapcsolva, és korábban kétirányú triódus tirisztornak vagy bilaterális triódus tirisztornak hívták. A Triac egy kényelmes kapcsoló az AC áramkörökhöz, amely lehetővé teszi a nagy teljesítményáramok vezérlését milliamper skála vezérlőáramokkal.
Az integrált cikluskapcsolás alkalmazása - Ipari áramszabályozás integrált kapcsolással
Ezt a módszert alkalmazhatjuk az AC teljesítmény szabályozására, különösen lineáris terhelés esetén, például elektromos kemencében használt fűtőberendezéseknél. Ebben a mikrovezérlő a kimenetet a kapott megszakítás alapján adja át, amely referenciaként szolgál a kiváltó impulzusok generálásához.
Ezekkel a kiváltó impulzusokkal meghajthatjuk az optoizolátorokat a Triac kiváltására, hogy integrált ciklusvezérlést érjünk el a mikrokontrollerrel összekapcsolt kapcsolók szerint. A motor helyett elektromos lámpa van felszerelve annak működésének megfigyelésére.
A teljesítményszabályozás blokkdiagramja az integrált cikluskapcsolással
Itt egy nulla keresztezésű detektort használnak a tirisztor kapuimpulzusainak kiváltására. Ezen impulzusok alkalmazását egy mikrokontroller és egy optoizolátor vezérli. A mikrovezérlő úgy van programozva, hogy rögzítse az impulzusokat az optoizolátorra egy meghatározott ideig, majd állítsa le az impulzusok alkalmazását egy további rögzített időtartamra. Ennek eredményeként a terhelésre alkalmazott néhány váltakozó áramú jel hullámalakja teljesen megszűnik. Az optoizolátor ennek megfelelően a tirisztort vezeti a mikrovezérlő bemenete alapján. Így a lámpának adott váltakozó áramot vezérlik.
Fázisvezérelt kapcsolás alkalmazása - programozható váltakozó áram vezérlés
Az energiaszabályozás blokkdiagramja fázisszabályozási módszerrel
Ezt a módszert használják a lámpa intenzitásának szabályozására a lámpa váltakozó áramának szabályozásával. Ez úgy történik, hogy késleltetjük a kiváltó impulzusok alkalmazását a TRIAC-hoz, vagy az égési szög késleltetési módszerét alkalmazzuk. A nulla kereszteződésű detektor impulzusokat szolgáltat a mikrovezérlőre alkalmazott AC hullámforma minden nulla kereszteződésénél. Kezdetben a mikrokontroller ezeket az impulzusokat adja az optoizolátornak, amely ennek megfelelően késleltetés nélkül beindítja a tirisztort, és így a lámpa teljes intenzitással világít. A mikrokontrollerrel összekapcsolt kezelőegységet használva a szükséges százalékos intenzitást alkalmazzák a mikrovezérlőre, és úgy programozzák, hogy ennek megfelelően késleltesse az impulzusok alkalmazását az optoizolátoron. Így a tirisztor beindítása késik, és ennek megfelelően szabályozzák a lámpa intenzitását.
