Hur man styr växelström?

De flesta elektriska apparater som används hemma kräver växelström för att de ska fungera. Denna växelström eller växelström ges till apparaterna genom omkoppling av vissa kraftelektroniska omkopplare. För en smidig drift av lasterna är det nödvändigt att kontrollera Nätström applicerad till dem. Detta uppnås i sin tur genom att styra omkopplingsoperationen för de kraftelektroniska omkopplarna, som en SCR.

Två metoder för att styra omkoppling av SCR

• Faskontrollmetod : Detta hänvisar till att styra omkopplingen av SCR med en referens till växelströmssignalens fas. Vanligtvis är Tyristor utlöses vid 180 grader från början av växelströmssignalen. Eller med andra ord vid nollkorsningarna av växelströmssignalens vågform, utlöses pulser till tyristorns grindterminal. Vid styrning av växelström till SCR fördröjs appliceringen av dessa pulser genom att öka tiden mellan pulserna och detta kallas styrningen genom fördröjning av skjutvinkel. Men dessa kretsar orsakar överordnade övertoner och genererar radiofrekvent RFI och tung startström och vid större effektnivåer kräver det fler filter för att minska RFI.

• Integrerad cykelväxling: Integrerad cykelstyrning är en annan metod som används för direkt omvandling av växelström till växelström känd som nollväxling eller cykelval. Integreringscykelutlösning hänför sig till växlingskretsar för växelström och i synnerhet växelströmkretsar för integrerad cykel nollspänning. När en nollspänningsomkopplare används för omkoppling av en låg effektfaktor (induktiv belastning) såsom en motor eller effekttransformator orsakar överhettning av en effekttransformator på elnätet. Därför är mättnaden av lastens ström alltför höga startströmmar. Ett annat tillvägagångssätt för nollspänningsomkoppling med integrerad cykel involverar användningen av relativt komplexa arrangemang av bi-stabila lagringselement och logiska kretsar som faktiskt räknar antalet halvcykler av belastningsström. Integrerad cykelomkoppling består av att koppla på matning för att ladda för ett helt antal cykler och sedan stänga av matning för ytterligare ett antal integrala cykler. På grund av nollspänning och nollströmbrytning av tyristorer kommer de genererade övertonerna att minskas. Att använda integrerad cykelväxling är inte möjlig och frekvensen är variabel. Integrerad cykelväxling genom bystutlösning av tyristorer som en metod för att avlägsna helcykel, cykler eller delar av cykler i en växelströmsignal, är en välkänd och gammal metod för att styra växelström, särskilt över växelströmsvärmare. Konceptet att uppnå cykelstöld av spänningsvågform med hjälp av mikrokontroller kan dock vara mycket exakt enligt programmet skrivet på Assembly / C-språk. Så att den genomsnittliga spänningstiden eller för närvarande upplevs vid belastningen är proportionellt mindre än om hela signalen ska anslutas till lasten.

En bieffekt av att använda detta schema är en obalans i ingångsströmmen eller spänningsvågformen när cyklerna slås på och av över belastningen, därför är de lämpliga för specifika belastningar i förhållande till skjutvinkelstyrd metod för att minimera THD.

Innan vi går in på exempel för varje typ av kontroll, låt oss sammanfatta lite om detektering av nollkorsning.

Nollkorsningsdetektering eller nollspänningskorsning

Med termen Zero Voltage Crossing menar vi punkten vid växelströmssignalens vågform där signalen korsar nollreferensen för vågformen eller med andra ord där signalvågformen skär med x-axeln. Den används för att mäta frekvensen eller perioden för en periodisk signal. Den kan också användas för att generera synkroniserade pulser som kan användas för att utlösa grindterminalen för den kiselstyrda likriktaren så att den leder i 180 graders skjutvinkel.

En sinusvåg har till sin natur noder där spänningen korsar nollpunkten, reverserar riktning och fullbordar sinusvågen.

Genom att växla växelström vid nollspänningspunkten eliminerar vi praktiskt taget spänningsinducerade förluster och spänningar.

Zero Cross Sensing eller Zero Voltage Sensing ZVS eller ZVR Circuit

Vanligtvis fungerar OPAMP som används vid nollkorsningsdetektering som en komparator som jämför den pulserande DC-signalen (erhållen genom att korrigera AC-signalen) med en referens-DC-spänning (erhållen genom filtrering av den pulserande DC-signalen). Referenssignalen ges till den icke-inverterande terminalen medan den pulserande spänningen ges till den inverterande terminalen.

Om den pulserande likspänningen är lägre än referenssignalen utvecklas en logisk hög signal vid utgången från komparatorn. För varje nollkorsningspunkt för växelströmsignalen genereras således pulser från utsignalen från nollkorsningsdetektorn.

En video om nollkorsningsdetektorer

Integral Switching Cycle Control (ISCC):

För att avlägsna nackdelarna med integrerad cykelomkoppling och fasstyrning används integrerad omkopplingscykelkontroll för styrning av värmebelastningen. ISCC-kretsen har tre sektioner. Den första består av en strömförsörjning för att driva alla interna förstärkare och mata grindenergin till kraft halvledaranordningarna. Den andra sektionen består av nollspänningsdetektering genom att känna av förekomsten av noll matningsspänning och ger en fasfördröjning. I det tredje avsnittet behövs ett förstärkarsteg som förstoras styrsignalen för att tillhandahålla den enhet som behövs för att slå på strömbrytaren. ISCC-kretsar består av avfyrningskrets och effektförstärkare (FCPA) och strömförsörjning för styrning av lasten.

FCPA består av portdrivare för tyristor och TRIAC används som kraftenheter i den föreslagna designen. Triac kan leda ström i vardera riktningen när den slås på och den kallas tidigare en dubbelriktad triodtyristor eller bilateral triodtyristor. Triac är en bekväm strömbrytare för växelströmskretsar som möjliggör styrning av stora effektflöden med mellanström.

En tillämpning av integrerad cykelomkoppling - Industriell effektkontroll genom integrerad omkoppling

Denna metod kan användas för att styra växelström, särskilt över linjära belastningar, såsom värmare som används i en elektrisk ugn. I detta levererar mikrokontrollern utgången baserat på mottaget avbrott som referens för en generation av utlösande pulser.

Med hjälp av dessa utlösande pulser kan vi driva optoisolatorerna för att utlösa Triac för att uppnå integrerad cykelkontroll enligt omkopplare som är gränssnitt med mikrokontrollern. I stället för motor finns en elektrisk lampa för att observera hur den fungerar.

Blockdiagram över effektkontroll med integrerad cykelväxling

Här används en nollkorsningsdetektor för att tillhandahålla utlösande pulser till tyristors grindpulser. Tillämpningen av dessa pulser styrs via en mikrokontroller och en optoisolator. Mikrokontrollern är programmerad att applicera pulserna på optoisolatorn under en fast tid och sedan stoppa appliceringen av pulser under ytterligare en fast tidsperiod. Detta resulterar i fullständig eliminering av några cykler av växelströmssignalvågform applicerad på belastningen. Optoisolatorn driver följaktligen tyristoren baserat på ingången från mikrokontrollern. Således styrs växelströmmen som ges till lampan.

En tillämpning av fasstyrd växling - Programmerbar växelströmskontroll

Blockdiagram över effektkontroll enligt fasstyrningsmetod

Denna metod används för att styra lampans intensitet genom att styra växelströmmen till lampan. Detta görs genom att fördröja appliceringen av utlösande pulser på TRIAC eller genom att använda skjutvinkelfördröjningsmetoden. Nollkorsningsdetektorn levererar pulser vid varje nollkorsning av AC-vågformen som appliceras på mikrokontrollern. Inledningsvis ger mikrokontrollern dessa pulser till optoisolatorn som följaktligen utlöser tyristorn utan fördröjning och därmed lyser lampan med full intensitet. Nu med hjälp av tangentbordet som är gränssnittet med mikrokontrollern appliceras den nödvändiga intensiteten i procent på mikrokontrollen och den är programmerad att därmed fördröja appliceringen av pulser till optoisolatorn. Således fördröjs utlösningen av tyristorn och följaktligen styrs lampans intensitet.