Управление на захранването с помощта на SCR

Управление на захранването с помощта на SCR

SCR

SCR или Silicon Controlled Rectifier е 3-пиново устройство, имащо три основни терминала - анод, катод и порта. Терминалът на затвора е управляващият терминал за прилагане на анодно-катодно напрежение. Обикновено се използва силиций поради ниския си ток на утечка. Полярността на напреженията, приложени към катода и анода, решава дали устройството е с пристрастие напред или назад, а напрежението на затвора определя проводимостта на SCR. С други думи, когато към SCR се приложи пристрастие напред, след прилагане на подходящо положително напрежение на затвора, устройството започва да провежда и се изключва само когато токът през устройството е направен по-малък от задържащия ток. По този начин SCR може да се използва като превключвател.



SCR изстрелване:

Прилагането на напрежение GATE е известно като стрелба.


Видове SCR стрелба:

Като цяло има два вида стрелба:





  • Нулево напрежение при напрежение: Режимът за контрол на нулево пресичане (наричан още бърз цикъл, интегрален цикъл или изстрелване на серия) работи чрез включване на SCR, само когато моментната стойност на синусоидалното напрежение е нула.
  • Метод за контрол на фазовия ъгъл: Фазовият ъгъл варира, т.е.прилагането на импулси на затвора се забавя с определено време и проводимостта се контролира.

Електрически вериги:

Характеристики на веригата за стрелба:

  • Електрическите вериги трябва да произвеждат импулси за задействане на тиристора в подходящи моменти.
  • Трябва да има електрическа изолация между задействащите вериги и тиристора. Постига се с помощта на импулсен усилвател или оптоизолатор.

Видове верига за стрелба:

  • R-Firing схема:

R-Firing схема

  • RC стрелкова верига:

RC стрелкова верига



  • UJT стрелкова верига:

UJT верига за стрелба

Ъгъл на стрелба:

Броят на градусите от началото на цикъла при включване на SCR е ъгъл на стрелба . Всеки SCR би започнал да провежда в определена точка от напрежение на източника на променлив ток . Конкретната точка се определя като ъгъл на стрелба. Колкото по-рано в цикъла SCR е включен, толкова по-голямо ще бъде напрежението, приложено към товара.

Ъгъл на стрелба

SCR контролиран токоизправител от Elwood Gillilan

Контрол на ъгъла на стрелба:

Контролът на ъгъла на стрелба може да се използва в приложения като контрол на скоростта на двигателите на вентилатора, контрол на интензивността на крушката, чрез контролиране на прилагането на мощност към SCR. Контролът на ъгъла на стрелба се постига чрез промяна на времето на прилагане на импулсите на Gate към SCR. Напрежението към терминала на порта на SCR може да бъде приложено в даден момент, определен от дистанционния вход.

По принцип, контролирането на ъгъла на стрелба означава управление на точката на формата на вълната на променливотоковия сигнал, когато SCR ще се задейства или с други думи, времето, съответстващо на формата на вълната на променливотоковия сигнал, когато на SCR портата ще бъде дадено захранващо напрежение с постоянен ток. Обикновено за задействане на SCR използваме оптоизолатор. За проста схема за прилагане на мощност, при която не се изисква контрол на мощността, обикновено могат да се използват детектори за пресичане на нула или оптоизолатори с детектори за пресичане на нула, чрез които SCR се задейства само при нулевите нива на пресичане на формата на вълната на променлив ток. За други приложения, включващи приложение за контрол на мощността, портата се задейства с помощта на импулси и ъгълът на стрелба се променя съответно, за да се контролира превключването на SCR и съответно мощността на SCR.


Промяната в ъгъла на стрелба или варирането на проводимостта на SCR чрез забавяне на прилагането на тока на затвора може да се направи по два начина:

  • Контрол на фазово преместване на порта : Това води до забавяне на проводимостта от 0 до 180⁰. Фазовият ъгъл на напрежението на затвора се променя по отношение на анодно-катодното напрежение. С други думи, напрежението на затвора се прилага извън фаза с анодното напрежение.

Обикновено за тази цел се използват капацитет или индуктивност. В LR комбинацията токът изостава от напрежението, докато в RC комбинация в момента води напрежението. Резисторът R се променя така, че да променя фазовия ъгъл, с който напрежението на затвора се забавя от анодното напрежение.

Различните вериги, използвани като фазов превключвател, са дадени:

Цифрово контролирано изместване на фазата

Цифрово контролирано изместване на фазата

Осцилатор за фазово изместване

Осцилатор за фазово изместване

  • Импулсно задействане: Напрежението на порта може да се приложи и чрез подаване на импулси към терминала на портата. Работният цикъл на импулсите може да варира, за да осигури промяна в проводимостта.

Импулсите могат да се генерират или с помощта на UJT, или с помощта на 555 таймера.

Верига за генериране на импулси с помощта на таймер 555

Схемата за генериране на импулси с помощта на таймер 555

Работен пример за управление на ъгъла на стрелба и неговото приложение

Блокова диаграма, показваща управлението на ъгъла на стрелба за SCR отзад назад, за да се постигне контрол на мощността

Блокова диаграма, показваща управлението на ъгъла на стрелба за SCR отзад назад, за да се постигне контрол на мощността

Горната блок-схема представлява системата за постигане управление на мощността към асинхронен двигател използване на контрол на ъгъла на стрелба за SCR от гръб до гръб.

Преди да влезем в подробности за това как се постига контрол на ъгъла на стрелба в тази система, нека да разгледаме бързо връзката SCR назад.

Ето видео, описващо SCR връзка отзад до гръб.

SCR връзка назад към гръб се използва за осигуряване на променливотоково захранване на товара и в двата полуцикъла на променливотоковия сигнал. Два оптоизолатора са свързани към всеки SCR. В първия полуцикъл на променливотоковия сигнал, един от SCR провежда, след като се задейства с помощта на оптоизолатор и позволява на тока да премине през товара. Във втория полупериод друг SCR, свързан в обратна посока към този на другия SCR, се задейства с помощта на друг оптоизолатор и позволява на тока да тече към товара. Така натоварването получава променлива мощност и в двата полуцикъла.

В тази система SCR се задейства с помощта на оптоизолатор, съдържащ комбинация от светодиод и TRIAC. Когато импулсите се прилагат към светодиода, той излъчва светлина, която пада върху TRIAC и той провежда, причинявайки изходните импулси от оптоизолатора към SCR. Принципът включва контролиране на скоростта на прилагане на импулси чрез промяна на честотата между съседните импулси. Микроконтролерът се използва за подаване на импулси към оптоизолатора въз основа на входа на бутон, свързан към него. Броят на натисканията на бутона за определяне на размера на забавяне на прилагането на импулси. Например, ако бутонът се натисне веднъж, микроконтролерът забавя прилагането на импулса с 1 ms. По този начин ъгълът, под който се задейства SCR, се контролира съответно и прилагането на променливотоково захранване към товара се контролира.

Снимка: