De fleste elektriske apparater som brukes hjemme krever vekselstrøm for at de skal kunne brukes. Denne vekselstrømmen eller vekselstrømmen blir gitt til apparatene gjennom svitsjedriften av noen strømelektroniske brytere. For en jevn drift av lastene er det nødvendig å kontrollere Vekselstrøm brukt til dem. Dette oppnås i sin tur ved å kontrollere bryteroperasjonen til de kraftelektroniske bryterne, som en SCR.
To metoder for å kontrollere bytte av SCR
- Fasekontrollmetode : Dette refererer til å kontrollere byttingen av SCR med en referanse til fasen i vekselstrømssignalet. Vanligvis er det Tyristor utløses på 180 grader fra begynnelsen av vekselstrømssignalet. Eller med andre ord, ved nullkryssene til AC-signalbølgeformen, blir utløsende impulser påført tyristorens portterminal. I tilfelle styring av vekselstrøm til SCR, blir anvendelsen av disse pulser forsinket ved å øke tiden mellom pulser, og dette kalles styring ved skytevinkelforsinkelse. Imidlertid forårsaker disse kretsene overordnede harmoniske og genererer radiofrekvent RFI og tung innstrømningsstrøm, og ved større effektnivåer krever det flere filtre for å redusere RFI.
- Integrert syklusbytte: Integrert sykluskontroll er en annen metode som brukes for direkte konvertering av AC til AC kjent som null bytte eller syklusvalg. Integrering av integrert syklus gjelder vekslingskretser for vekselstrøm og spesielt integrerte syklus null-spenning vekselstrømbrytere. Når en nullspenningsbryter brukes for å bytte en lav effektfaktor (induktiv belastning), slik som en motor eller en transformator, forårsaker overoppheting av en transformator på forsyningslinjene. Derfor er metning av lastens strøm for høye innstrømningsstrømmer. En annen tilnærming til integrert syklus null spenningsbryter involverer bruken av relativt komplekse arrangementer av bi-stabile lagringselementer og logiske kretser som faktisk teller antall halvsykluser med laststrøm. Integrert syklusbytte består av å slå på forsyning for å laste for et helt antall sykluser og deretter slå av forsyning for et ytterligere antall integrerte sykluser. På grunn av null spenning og nullstrømskifte av tyristorer vil de genererte harmonene reduseres. Det er ikke mulig å bruke integrert syklus for å bytte glatt spenning, og frekvensen er variabel. Integrert syklusbytte ved bysteutløser av tyristorer som en metode for å fjerne hele sykluser, sykluser eller deler av sykluser av et vekselstrømssignal, er en velkjent og gammel metode for å kontrollere vekselstrøm, spesielt over vekselstrømsvarmerbelastninger. Imidlertid kan konseptet med å oppnå syklus stjeling av spenningsbølgeform ved bruk av mikrokontroller være veldig presist i henhold til programmet skrevet på Assembly / C språk. Slik at gjennomsnittlig spenningstid eller for øyeblikket opplevd ved belastningen er proporsjonalt mindre enn hvis hele signalet skal kobles til lasten.
En bivirkning ved å bruke dette skjemaet er en ubalanse i inngangsstrømmen eller spenningsbølgeformen når syklusene slås på og av over belastningen, og de er derfor egnet for spesifikke belastninger i forhold til skytevinkelskontrollert metode for å minimere THD.
Før vi går inn på eksempler for hver type kontroll, la oss orientere litt om nullkryssingsdeteksjon.
Zero-Crossing Detection eller Zero Voltage Crossing
Med begrepet nullspenningskryssing mener vi punktet ved AC-signalbølgeformen der signalet krysser nullreferansen til bølgeformen eller med andre ord der signalbølgeformen krysser med x-aksen. Den brukes til å måle frekvensen eller perioden til et periodisk signal. Den kan også brukes til å generere synkroniserte pulser som kan brukes til å utløse portterminalen til Silicon Controlled Rectifier for å få den til å lede i 180 graders skytevinkel.
En sinusbølge av natur har noder der spenningen krysser nullpunktet, reverserer retning og fullfører sinusbølgen.
Ved å bytte vekselstrøm på nullspenningspunktet eliminerer vi nesten spenningsinduserte tap og spenninger.
Zero Cross Sensing eller Zero Voltage Sensing ZVS eller ZVR Circuit
Vanligvis fungerer OPAMP som brukes i nullkryssingsdeteksjon som en komparator som sammenligner det pulserende likestrømsignalet (oppnådd ved å rette på vekselstrømssignalet), med en referansestrømspenning (oppnådd ved filtrering av det pulserende likestrømsignalet). Referansesignalet blir gitt til den ikke-inverterende terminalen, mens den pulserende spenningen er gitt til den inverterende terminalen.
I tilfelle den pulserende DC-spenningen er mindre enn referansesignalet, utvikles et logisk høyt signal ved utgangen til komparatoren. For hvert nullkryssingspunkt for vekselstrømssignalet genereres således pulser fra utgangen fra null kryssdetektor.
En video om null kryssdetektorer
Integral Switching Cycle Control (ISCC):
For å fjerne ulempene med integrert syklusomkobling og fasestyring, brukes integrert koblingssykluskontroll for styring av oppvarmingsbelastningen. ISCC-kretsen har tre seksjoner. Den første består av en strømforsyning for å drive alle interne forsterkere og mate gateenergien til kraften halvleder enheter. Den andre delen består av nullspenningsdeteksjon ved å registrere forekomsten av null forsyningsspenning og gir en faseforsinkelse. I den tredje delen er det behov for et forsterkertrinn som forstørres kontrollsignalet for å skaffe stasjonen du trenger for å slå på strømbryteren. ISCC-kretser består av fyringskrets og kraftforsterker (FCPA) og strømforsyning for å kontrollere lasten.
FCPA består av portdrivere for tyristor, og TRIAC brukes som kraftenheter i den foreslåtte utformingen. Triac kan lede strøm i begge retninger når den slås på, og den kalles tidligere en toveis triode tyristor eller bilateral triode tyristor. Triac er en praktisk bryter for vekselstrømskretser som gjør det mulig å kontrollere store strømmer med mellomstrømskala.
En applikasjon av integrert syklusbytte - industriell kraftkontroll ved integrert svitsjing
Denne metoden kan brukes til å kontrollere vekselstrøm, spesielt på tvers av lineære belastninger som varmeovner som brukes i en elektrisk ovn. I dette leverer mikrokontrolleren utgangen basert på avbrudd mottatt som referanse for en generasjon av utløsende pulser.
Ved å bruke disse utløsende pulser kan vi drive optoisolatorene for å utløse Triac for å oppnå integrert sykluskontroll i henhold til brytere som er grensesnittet med mikrokontrolleren. I stedet for motoren er det gitt en elektrisk lampe for å observere dens funksjon.
Blokkdiagram over strømkontroll ved integrert syklusbytte
Her brukes en nullkryssende detektor for å gi utløsende impulser til portpulsene til Thyristor. Anvendelsen av disse pulser styres gjennom en mikrokontroller og en optoisolator. Mikrokontrolleren er programmert til å påføre impulsene til optoisolatoren i en fast tid og deretter stoppe påføringen av pulser i en annen fast tidsperiode. Dette resulterer i fullstendig eliminering av noen få sykluser med AC-signalbølgeform påført belastningen. Optoisolatoren driver følgelig tyristoren basert på inngangen fra mikrokontrolleren. Dermed styres vekselstrømmen som lampen gir.
En applikasjon av fasestyrt bytte - programmerbar vekselstrømkontroll
Blokkdiagram over kraftkontroll etter fasekontrollmetode
Denne metoden brukes til å kontrollere lampens intensitet ved å kontrollere vekselstrømmen til lampen. Dette gjøres ved å utsette påføringen av utløsende pulser til TRIAC eller ved å bruke forsinkelsesmetoden for skytevinkelen. Nullovergangsdetektoren tilfører pulser ved hver nullkryssing av AC-bølgeformen som påføres mikrokontrolleren. Opprinnelig gir mikrokontrolleren disse pulser til optoisolatoren, som følgelig utløser tyristoren uten forsinkelse, og lampen lyser dermed med full intensitet. Ved å bruke tastaturet som er grensesnittet med mikrokontrolleren, brukes den nødvendige intensiteten i prosent på mikrokontrolleren, og den er programmert til å deretter forsinke påføringen av pulser til optoisolatoren. Dermed blir utløsningen av tyristoren forsinket, og følgelig styres lampens intensitet.
