Hầu hết các thiết bị điện được sử dụng tại nhà đều cần nguồn điện xoay chiều để hoạt động. Nguồn AC hoặc AC này được cấp cho các thiết bị thông qua hoạt động chuyển mạch của một số công tắc điện tử công suất. Để vận hành trơn tru các tải, cần phải kiểm soát Nguồn AC được áp dụng đối với họ. Điều này lần lượt đạt được bằng cách điều khiển hoạt động chuyển mạch của các công tắc điện tử, như SCR.
Hai phương pháp để điều khiển hoạt động chuyển mạch của SCR
- Phương pháp điều khiển pha : Điều này đề cập đến việc điều khiển chuyển mạch SCR với tham chiếu đến pha của tín hiệu AC. Thông thường, Thyristor được kích hoạt ở 180 độ so với đầu của tín hiệu AC. Hay nói cách khác tại các điểm giao cắt 0 của dạng sóng tín hiệu AC, các xung kích hoạt được áp dụng cho cực cổng của thyristor. Trong trường hợp điều khiển nguồn AC cho SCR, việc áp dụng các xung này bị trễ bằng cách tăng thời gian giữa các xung và điều này được gọi là điều khiển bằng độ trễ góc bắn. Tuy nhiên, các mạch này gây ra sóng hài bậc cao và tạo ra RFI tần số vô tuyến và dòng khởi động nặng và ở mức công suất lớn hơn, nó yêu cầu nhiều bộ lọc hơn để giảm RFI.
- Chuyển mạch tích phân chu kỳ: Điều khiển tích hợp chu kỳ là một phương pháp khác được sử dụng để chuyển đổi trực tiếp AC sang AC được gọi là chuyển mạch không hoặc lựa chọn chu kỳ. Kích hoạt chu kỳ tích phân liên quan đến các mạch chuyển đổi dòng điện xoay chiều và đặc biệt là các mạch chuyển mạch xoay chiều điện áp không chu kỳ tích phân. Khi công tắc điện áp bằng không được sử dụng để chuyển đổi hệ số công suất thấp (tải cảm ứng) như động cơ hoặc máy biến áp công suất sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt của máy biến áp điện trên đường dây điện. Do đó độ bão hòa của dòng điện tải là dòng khởi động quá cao. Một cách tiếp cận khác đối với chuyển mạch điện áp không chu kỳ tích phân liên quan đến việc sử dụng các cách sắp xếp tương đối phức tạp của các phần tử lưu trữ ổn định hai chiều và các mạch logic để đếm số lượng nửa chu kỳ của dòng tải. Chuyển đổi chu kỳ tích phân bao gồm việc bật nguồn cung cấp để tải cho một số nguyên chu kỳ và sau đó tắt nguồn cung cấp cho một số chu kỳ tích phân khác. Do điện áp bằng không và chuyển mạch dòng điện của các thyristor bằng không, các sóng hài tạo ra sẽ bị giảm. Không thể sử dụng chu kỳ tích phân điện áp trơn và tần số có thể thay đổi. Chuyển mạch tích hợp chu kỳ bằng cách kích hoạt các thyristor như một phương pháp để loại bỏ toàn bộ chu kỳ, chu kỳ hoặc một phần chu kỳ của tín hiệu AC, là một phương pháp nổi tiếng và cũ để kiểm soát nguồn điện xoay chiều, đặc biệt là trên các tải của bộ gia nhiệt AC. Tuy nhiên, khái niệm đạt được chu kỳ đánh cắp dạng sóng điện áp bằng cách sử dụng vi điều khiển có thể rất chính xác theo chương trình được viết bằng ngôn ngữ Assembly / C. Vì vậy, thời gian trung bình của điện áp hoặc hiện tại trải qua ở tải nhỏ hơn theo tỷ lệ so với nếu toàn bộ tín hiệu được kết nối với tải.
Một tác dụng phụ của việc sử dụng sơ đồ này là sự mất cân bằng trong dòng điện đầu vào hoặc dạng sóng điện áp khi các chu kỳ được bật và tắt trên tải do đó chúng phù hợp với các tải cụ thể như chống lại phương pháp điều khiển góc bắn để giảm thiểu THD.
Trước khi đi vào các ví dụ cho từng loại điều khiển, chúng ta hãy giới thiệu tóm tắt một chút về phát hiện giao nhau không.
Phát hiện giao cắt bằng không hoặc giao cắt điện áp bằng không
Theo thuật ngữ Giao cắt điện áp không, chúng tôi có nghĩa là điểm tại dạng sóng tín hiệu AC nơi tín hiệu vượt qua tham chiếu 0 của dạng sóng hoặc nói cách khác nơi dạng sóng tín hiệu giao với trục x. Nó được sử dụng để đo tần số hoặc chu kỳ của một tín hiệu tuần hoàn. Nó cũng có thể được sử dụng để tạo ra các xung đồng bộ có thể được sử dụng để kích hoạt thiết bị đầu cuối cổng của Bộ chỉnh lưu điều khiển bằng Silicon để làm cho nó dẫn ở góc bắn 180 độ.
Bản chất của sóng hình sin có các nút tại đó điện áp đi qua điểm không, đổi hướng và hoàn thành sóng hình sin.
Bằng cách chuyển tải AC ở điểm điện áp không, chúng tôi hầu như loại bỏ được tổn thất và ứng suất do điện áp gây ra.
Zero Cross Sensing hoặc Zero Voltage Sensing ZVS hoặc ZVR Circuit
Thông thường, OPAMP được sử dụng trong phát hiện điểm giao nhau không hoạt động như một bộ so sánh so sánh tín hiệu DC xung (thu được bằng cách chỉnh lưu tín hiệu AC) với điện áp DC tham chiếu (thu được bằng cách lọc tín hiệu DC xung). Tín hiệu tham chiếu được cấp cho đầu cuối không đảo ngược trong khi điện áp tạo xung được cấp cho đầu cuối đảo ngược.
Trong trường hợp điện áp một chiều xung nhỏ hơn tín hiệu tham chiếu, tín hiệu cao logic sẽ được phát triển ở đầu ra của bộ so sánh. Do đó, đối với mọi điểm giao nhau không của tín hiệu AC, các xung được tạo ra từ đầu ra của Bộ phát hiện giao cắt không.
Một đoạn video về Zero Crossing Detectors
Kiểm soát chu kỳ chuyển mạch tích hợp (ISCC):
Để loại bỏ các nhược điểm của chuyển mạch chu kỳ tích hợp và chuyển mạch điều khiển pha, điều khiển chu kỳ chuyển mạch tích hợp được sử dụng để điều khiển tải gia nhiệt. Mạch ISCC có 3 phần. Cái đầu tiên bao gồm một bộ nguồn để điều khiển tất cả các bộ khuếch đại bên trong và cung cấp năng lượng cổng cho các thiết bị bán dẫn công suất. Phần thứ hai bao gồm phát hiện điện áp bằng không bằng cách cảm nhận trường hợp của điện áp cung cấp bằng không và cung cấp độ trễ pha. Trong phần thứ ba, cần có một tầng khuếch đại để phóng đại tín hiệu điều khiển để cung cấp ổ đĩa cần thiết để bật công tắc nguồn. Các mạch ISCC bao gồm mạch đánh lửa & Bộ khuếch đại công suất (FCPA) và bộ nguồn để điều khiển tải.
FCPA bao gồm các trình điều khiển cổng cho thyristor và TRIAC được sử dụng làm thiết bị cấp nguồn trong thiết kế đề xuất. Triac có thể dẫn dòng điện theo một trong hai hướng khi nó được bật và trước đây nó được gọi là thyristor triode hai chiều hoặc thyristor triode hai chiều. Triac là một công tắc thuận tiện cho các mạch điện xoay chiều cho phép điều khiển dòng công suất lớn với dòng điều khiển theo thang miliamp.
Một ứng dụng của chuyển mạch chu kỳ tích hợp - Điều khiển điện công nghiệp bằng chuyển mạch tích hợp
Phương pháp này có thể được sử dụng để điều khiển nguồn điện xoay chiều, đặc biệt là trên các tải tuyến tính như lò sưởi được sử dụng trong lò điện. Trong đó, bộ vi điều khiển cung cấp đầu ra dựa trên ngắt nhận được làm tham chiếu cho một thế hệ xung kích hoạt.
Sử dụng các xung kích hoạt này, chúng tôi có thể điều khiển các bộ làm mát quang để kích hoạt Triac để đạt được điều khiển chu kỳ tích hợp theo các công tắc được giao diện với bộ vi điều khiển. Thay cho động cơ, một đèn điện được cung cấp để quan sát hoạt động của nó.
Sơ đồ khối của điều khiển nguồn bằng chuyển mạch chu kỳ tích phân
Ở đây một bộ tách sóng không vượt qua được sử dụng để cung cấp các xung kích hoạt cho các xung cổng của Thyristor. Ứng dụng của các xung này được điều khiển thông qua một Bộ vi điều khiển và một bộ tách sóng quang. Bộ vi điều khiển được lập trình để áp dụng các xung vào bộ tản nhiệt quang trong một khoảng thời gian cố định và sau đó dừng việc áp dụng các xung trong một khoảng thời gian cố định khác. Điều này dẫn đến việc loại bỏ hoàn toàn một vài chu kỳ của dạng sóng tín hiệu AC được áp dụng cho tải. Optoisolator theo đó điều khiển thyristor dựa trên đầu vào từ bộ vi điều khiển. Do đó, nguồn AC cấp cho đèn được điều khiển.
Một ứng dụng của chuyển mạch điều khiển theo pha - Điều khiển nguồn AC có thể lập trình
Sơ đồ khối của điều khiển nguồn bằng phương pháp điều khiển pha
Phương pháp này được sử dụng để điều khiển cường độ của đèn bằng cách điều khiển nguồn AC cấp cho đèn. Điều này được thực hiện bằng cách trì hoãn việc áp dụng xung kích hoạt cho TRIAC hoặc sử dụng phương pháp trì hoãn góc bắn. Bộ dò điểm giao cắt cung cấp xung tại mọi điểm giao cắt 0 của dạng sóng AC được áp dụng cho Bộ vi điều khiển. Ban đầu, Bộ vi điều khiển cung cấp các xung này đến bộ cảm biến quang, theo đó nó sẽ kích hoạt thyristor mà không có bất kỳ độ trễ nào và do đó đèn phát sáng với cường độ đầy đủ. Bây giờ bằng cách sử dụng bàn phím được giao tiếp với Bộ vi điều khiển, cường độ yêu cầu tính theo phần trăm được áp dụng cho Bộ vi điều khiển và nó được lập trình để trì hoãn việc áp dụng xung vào bộ cảm biến quang. Do đó, sự kích hoạt của thyristor bị trì hoãn và do đó cường độ của đèn được kiểm soát.
