מרבית המכשירים החשמליים המשמשים בבית דורשים זרם זרם חשמל להפעלתם. כוח זרם חילופין זה או זרם חילופין ניתן למכשירים באמצעות הפעלת מיתוג של כמה מתגי חשמל חשמליים. לצורך פעולה חלקה של העומסים, יש צורך לשלוט על מתח זרם חילופין להם. זה מושג בתורו על ידי שליטה על פעולת המיתוג של המתגים האלקטרוניים החשמליים, כמו SCR.
שתי שיטות לבקרת הפעלת מיתוג של SCR
- שיטת בקרת שלב : הכוונה היא לשליטה במיתוג ה- SCR עם התייחסות לשלב האות AC. בדרך כלל, תיריסטור מופעל ב -180 מעלות מתחילת האות AC. או במילים אחרות במעברי האפס של צורת גל האות AC מופעלים פעימות הפעלה למסוף השער של התיריסטור. במקרה של שליטה על כוח ה- AC ל- SCR, יישום הפולסים הללו מתעכב על ידי הגדלת הזמן בין הפולסים וזה נקרא שליטה על ידי עיכוב זווית ירי. עם זאת, מעגלים אלה גורמים להרמוניות מסדר גבוה יותר ויוצרים RFI בתדר רדיו וזרם כניסה כבד וברמות הספק גדולות יותר, זה דורש יותר פילטרים כדי להפחית את ה- RFI.
- החלפת מחזור אינטגרלי: בקרת מחזור אינטגרלית היא שיטה נוספת המשמשת להמרה ישירה של AC ל- AC המכונה אפס מיתוג או בחירת מחזור. הפעלת מחזור אינטגרלי מתייחסת למעגלי מיתוג זרם חילופין ובעיקר למעגלים מיתוגיים מתח מתח אפס מתח אינטגרלי. כאשר מתג מתח אפס משמש להחלפת גורם הספק נמוך (עומס אינדוקטיבי) כגון מנוע או שנאי כוח גורם להתחממות יתר של שנאי חשמל בקווי השירות. מכאן שהרוויה של זרם העומס היא זרמי זרימה גבוהים מדי. גישה אחרת למיתוג מתח אפס של מחזור אינטגרלי כוללת שימוש בסידורים מורכבים יחסית של אלמנטים אחסון דו יציבים ומעגלים לוגיים אשר למעשה סופרים את מספר מחזורי מחזור זרם העומס. מיתוג מחזור אינטגרלי מורכב מהפעלת אספקה לטעינה למספר שלם של מחזורים ואז כיבוי אספקה למספר נוסף של מחזורים אינטגרליים. בגלל אפס מתח ואפס זרם של תיסטיסטורים, ההרמוניות שנוצרו יופחתו. שימוש במעגל אינטגרלי של החלפת מתח חלק אינו אפשרי והתדירות משתנה. החלפה של מחזור אינטגרלי על ידי הפעלת חזה של תיריסטורים כשיטה להסרת מחזור שלם, מחזורים או חלקים של מחזורים של אות זרם חילופין, היא שיטה ידועה וותיקה לשליטה בכוח מתח, במיוחד על עומסי תנור זרם חילופין. עם זאת, הרעיון להשגת גניבת מחזור של צורת גל מתח באמצעות מיקרו-בקר יכול להיות מדויק מאוד בהתאם לתוכנית שנכתבה בשפת הרכבה / ג. כך שזמן המתח הממוצע או החווה כעת בעומס יהיה קטן באופן יחסי מאשר אם יש לחבר את האות כולו לעומס.
אחת מתופעות הלוואי של השימוש בתכנית זו היא חוסר איזון בזרם הקלט או בצורת הגל המתח כאשר המחזורים מופעלים ונכבים על פני העומס, ולכן הם מתאימים לעומסים ספציפיים לעומת שיטה מבוקרת בזווית הירי כדי למזער THD.
לפני שנכנס לדוגמאות עבור כל סוג של בקרה, תן לנו לתאר קצת על איתור מעבר אפס.
איתור אפס חצייה או אפס מתח אפס
במונח מעבר אפס של מתח אנו מתכוונים לנקודה בצורת גל האות AC שבה האות חוצה את הפניה האפסית של צורת הגל או במילים אחרות כאשר צורת גל האות מצטלבת עם ציר ה- x. הוא משמש למדידת התדירות או התקופה של אות תקופתי. ניתן להשתמש בו גם ליצירת פולסים מסונכרנים אשר באמצעותם ניתן להפעיל את מסוף השער של מיישר הסיליקון המבוקר כדי לגרום לו להתנהל בזווית ירי של 180 מעלות.
לגל סינוס מטבעו יש צמתים שבהם המתח חוצה את נקודת האפס, הופך כיוון ומשלים את גל הסינוס.
על ידי החלפת עומס ה- AC בנקודת המתח האפסית אנו מבטלים למעשה הפסדים ומתחים המושרים על ידי מתח.
אפס צלב חישה או אפס מתח חישה ZVS או מעגל ZVR
בדרך כלל, ה- OPAMP המשמש לגילוי אפסים פועל כמשווה המשווה את אות ה- DC הפועם (המתקבל על ידי תיקון אות ה- AC), עם מתח DC ייחוס (המתקבל על ידי סינון האות DC הפועם). אות ההפניה ניתן למסוף הלא הפוך ואילו המתח הפועם ניתן למסוף ההפוך.
במקרה שמתח ה- DC הפועם נמוך מאותת הייחוס, פותח אות לוגי גבוה בפלט המשווה. לפיכך, עבור כל נקודת מעבר אפס של אות ה- AC, נוצרות פולסים מהפלט של גלאי האפס.
סרטון על אפס גלאי מעבר
בקרת מחזור מיתוג אינטגרלי (ISCC):
כדי להסיר את החסרונות של מיתוג מחזור אינטגרלי ובקרת פאזה מיתוג שליטה מחזור מיתוג אינטגרלי משמש לבקרת עומס החימום. במעגל ISCC יש שלושה חלקים. הראשון מורכב מאספקת חשמל להנעת כל המגברים הפנימיים ולהזנת אנרגיית השער להתקני מוליכים למחצה. החלק השני מורכב מאיתור מתח אפס על ידי חישת המופע של מתח אספקה אפס ומספק עיכוב פאזה. בחלק השלישי יש צורך במגבר המגדיל אות הבקרה כדי לספק את הכונן הדרוש להפעלת מתג ההפעלה. מעגלי ISCC מורכבים ממעגל ירי ומגבר כוח (FCPA) ואספקת חשמל לשליטה בעומס.
FCPA מורכב ממנהלי שער לתיריסטור ו- TRIAC משמש כמכשירי חשמל בתכנון המוצע. Triac יכול להוביל זרם לשני הכיוונים כאשר הוא מופעל והוא נקרא בעבר תיריסטור טריודה דו-כיווני או תיריסטור טריודה דו-צדדי. Triac הוא מתג נוח למעגלי AC המאפשר שליטה על זרמי כוח גדולים עם זרמי בקרה בקנה מידה מיליאמפ.
יישום של מיתוג מחזור אינטגרלי - בקרת כוח תעשייתית באמצעות מיתוג אינטגרלי
ניתן להשתמש בשיטה זו לשליטה בהספק זרם חילופין, במיוחד על פני עומסים לינאריים כגון תנורי חימום המשמשים בתנור חשמלי. בכך, המיקרו-בקר מספק את הפלט בהתבסס על הפרעה שהתקבלה כנקודת התייחסות לדור של פעימות מפעילות.
באמצעות פולסים מפעילים אלה אנו יכולים להניע את אופטו-מבודדים להפעלת הטריאק להשגת בקרת מחזור אינטגרלית לפי מתגים שמממשקים למיקרו-בקר. במקום המנוע מנורה חשמלית מסופקת לצורך תצפית על תפקודה.
דיאגרמת חסימה של בקרת כוח באמצעות מיתוג מחזור אינטגרלי
כאן משמש גלאי מעבר אפס כדי לספק פעימות הפעלה לדופקי השער של הטיריסטור. היישום של פעימות אלה נשלט באמצעות מיקרו-בקר ואופטואיזולטור. המיקרו-בקר מתוכנת להחיל את הפולסים על אופטו-מבודד למשך זמן קבוע ואז להפסיק את יישום הפולסים למשך זמן קבוע אחר. התוצאה היא חיסול מוחלט של כמה מחזורים של צורת גל AC המופעלת על העומס. בהתאם לכך המניע האופטימלי מניע את התיריסטור על בסיס הקלט מהמיקרו-בקר. כך נשלט על עוצמת ה- AC הניתנת למנורה.
יישום של מיתוג מבוקר שלב - בקרת כוח מתכנת לתכנות
דיאגרמת חסימה של בקרת כוח בשיטת בקרת שלב
שיטה זו משמשת לבקרת עוצמת המנורה על ידי שליטה על עוצמת ה- AC למנורה. זה נעשה על ידי עיכוב מריחת פעימות הדק לטריאק או באמצעות שיטת עיכוב זווית הירי. הגלאי למעבר אפס מספק פעימות בכל אפס מעברים של צורת הגל AC המופעלת על המיקרו-בקר. בתחילה, המיקרו-בקר מעניק פולסים אלו למבט האופטורי אשר מפעיל בהתאם את התיריסטור ללא כל עיכוב וכך המנורה זוהרת בעוצמה מלאה. כעת באמצעות לוח המקשים המממשק למיקרו-בקר, העוצמה הנדרשת באחוזים מוחלת על המיקרו-בקר והוא מתוכנת לעכב בהתאם את מריחת הפולסים למבט האופטי. כך מתעכב הפעלת התיריסטור ובהתאם נשלטת עוצמת המנורה.
