Когда я должен запускать ворота симистора при управлении индуктивной нагрузкой (двигатель переменного тока)?

Как я могу узнать, когда TRIAC выключится?

Когда симистор включен, напряжение на симисторе фиксируется до напряжения, близкого к нулю. (В паспорте вашего симистора может быть указано что-то вроде V_A1_A2_on в наихудшем случае +- 1,5 В).

Многие схемы определяют, когда напряжение (положительное или отрицательное) на симисторе выше примерно +10 В или ниже примерно -10 В, что указывает на то, что симистор определенно выключен. См. рис. 4 AN307.

Рассматривали ли вы возможность измерения напряжения на симисторе, как это делают все твердотельные реле с переходом через нуль, а не измерения линейного напряжения, чего не делает ни одно твердотельное реле?

Когда я должен активировать вентиль TRIAC, чтобы получить произвольную скорость двигателя (скажем, половину нормальной скорости)?

Для нескольких нагрузок скорость примерно пропорциональна времени включения симистора. Для этих нагрузок включите симистор на 1/2 времени (выключите симистор на 1/2 времени), чтобы получить скорость, близкую к половине максимальной скорости.

Чаще нагрузка возрастает пропорционально квадрату скорости (например, при толкании автомобиля по воздуху). Для этих нагрузок включайте симистор на 1/4 времени (выключайте симистор на 3/4 времени), чтобы получить скорость, близкую к половине максимальной скорости.

Почти всегда есть какое-то минимальное время работы (максимальное время простоя) только для того, чтобы сдвинуть дело с мертвой точки; что-то меньшее, чем это, и некоторое количество электроэнергии входит, но ничего не движется.

Как упоминает Олин Латроп, часто достаточно экспериментально измерить выходную скорость в зависимости от времени включения симистора несколько раз (возможно, для 1/5, 2/5, 3/5, 4/5 полного времени включения или полное время выключения), выясните, какая настройка дает скорость, близкую к половинной, и надейтесь, что она останется примерно такой же, когда вы запускаете разомкнутый цикл.

Если важно точное поддержание определенной скорости, вы можете использовать замкнутый цикл — другими словами, добавить какой-нибудь тахометр для постоянного измерения фактической скорости и замкнуть контур, добавив что-то для автоматического увеличения скорости. время (уменьшить время отключения), когда измеренная скорость слишком низкая, и т. д.

Когда я должен запускать вентиль симистора при управлении индуктивной нагрузкой?

Пожалуйста, рассмотрите возможность выполнения действий в соответствии с рекомендациями технических паспортов и примечаний к приложениям, предоставленных производителем, в данном случае примечание по применению ST AN307: «Использование симисторов на индуктивных нагрузках» .

Возможно, самый простой подход

• следите за напряжением на симисторе (между контактами A1 и A2). Когда это напряжение поднимается выше +10 В или ниже -10 В, симистор определенно выключен.
• После того, как мы почувствуем, что симистор определенно выключен, задержите некоторое время от 0 (полная скорость) до почти 10 мс (почти неподвижно), затем потяните гейт на НИЗКИЙ уровень.
• Держите затвор на низком уровне в течение некоторого времени, пока симистор не включится (пока напряжение на симисторе не уменьшится). Затем потяните затвор на ВЫСОКИЙ уровень (установите напряжение затвора таким же, как напряжение на выводе симистора A1).
• Повторение.

Вам нужно знать, когда линия переменного тока пересекает ноль. В отличие от того, что говорят другие, вы ищете пересечение нуля напряжения при включении симистора. Это должно быть очевидно, если учесть, что симистор еще не включен и, следовательно, ток равен нулю.

Кажется, вы пытаетесь измерить пересечение нуля напряжением с нижней схемой, но вам, возможно, придется поэкспериментировать, чтобы заставить ее работать хорошо. Вы рассчитываете, что напряжение будет достаточно низким, чтобы не включать светодиоды при каждом переходе через ноль, что затем отключает транзистор при каждом переходе через ноль. Поэтому вы надеетесь получить небольшой положительный сбой при каждом пересечении нуля. Заставить светодиоды быть выключенными достаточно долго, чтобы транзистор выключился достаточно для того, чтобы сработала подтяжка, а затем все это произошло с небольшой фазовой задержкой, будет непросто.

В одном случае мне пришлось это сделать, я использовал два опто в двухтактной конфигурации. Светодиоды были подключены спина к спине, поэтому каждый из них включался на 1/2 цикла каждой строки. Выходы были подключены так, что один был высоким, а другой низким. В результате на выходе была хорошая чистая прямоугольная волна с коэффициентом заполнения 50% и фронтами, очень близкими к пересечению нуля.

В любом случае, когда у вас есть сигнал на пересечение нуля, вы просто добавляете переменную задержку перед включением симистора. Задержка может быть от нуля до почти половины цикла строки. Чем дольше задержка, тем ниже общее среднее напряжение на двигателе. Если частота сети составляет 50 Гц, то полный цикл составляет 20 мс, а полупериод — 10 мс, поэтому переменный период задержки, вероятно, должен быть ограничен 0-9 мс или около того.

Вам придется поэкспериментировать, чтобы определить среднее напряжение, которое двигатель увидит в зависимости от задержки. Вы могли бы рассчитать это, если бы нагрузка была известна. Ваша нагрузка имеет непредсказуемую индуктивную составляющую, поэтому симистор фактически отключится после следующего перехода напряжения через нуль. Эта задержка сама по себе будет варьироваться в зависимости от задержки включения и от того, что делает двигатель. Если ваша задержка включения мала, то индуктор получает большую часть половины цикла линии для зарядки, поэтому для разрядки потребуется некоторое время. Если ваша задержка была большой, то катушка индуктивности была заряжена только в течение короткого времени при низком напряжении, и поэтому потребуется короткое время, чтобы разрядиться и достичь нулевого уровня тока, при котором симистор отключится.

При низком кажущемся напряжении двигателя (длительные задержки включения) задержка выключения не имеет значения, поскольку симистор выключается до того, как вы попытаетесь снова включить его ближе к концу следующего полупериода. По мере того, как вы включаете привод двигателя и, следовательно, уменьшаете задержку включения, в конечном итоге нулевой ток индуктора возникает после вашего сигнала включения в течение следующего полупериода. Симистор теперь будет включен все время, что означает, что ваш двигатель видит полное линейное напряжение. Более короткая задержка включения не увеличит мощность двигателя. Тем не менее, у вас по-прежнему есть почти полный диапазон управления двигателем, просто он не распределяется равномерно по всему линейному циклу. Небольшие задержки включения такие же, как и при постоянном включении.

Обратите внимание, что это предполагает, что симистор работает непрерывно с момента задержки включения до конца полуцикла линии. Это гарантирует, что симистор включен во время фазы включения каждого полупериода линии, независимо от того, что делает ток. Если вы этого не сделаете, а вместо этого включите симистор коротким сигналом после задержки включения, то произойдут две плохие вещи. Во-первых, когда двигатель полностью включен и переход тока через нуль из предыдущего полупериода происходит после включения для следующего полупериода, симистор выключается при этом переходе через нуль. Во-вторых, симистор может отключаться при кратковременных скачках тока, как это бывает с двигателями с механической коммутацией.

Вам нужно определить текущее пересечение нуля, а не пересечение нуля напряжением.

Самый простой способ сделать это — включить шунтирующий резистор последовательно с нагрузкой переменного тока и измерить падение напряжения на этом резисторе. Это дает вам прямое измерение текущего тока. Часто вам нужно будет усилить это напряжение, так как вы должны использовать наименьший возможный шунтирующий резистор.

Оттуда используйте это напряжение для питания компаратора или аналогичного устройства, чтобы вызвать прерывание пересечения нуля в вашем uC.

Вы получите несколько срабатываний компаратора по мере того, как текущий крест приближается и проходит через ноль, поэтому вам обычно нужно включать какую-то оконную функциональность, чтобы справиться с этим.

Я предлагаю использовать один из трех вариантов. Два (a и b) предполагают знание только напряжения ZC. Другой (c) включает в себя знание как напряжения, так и тока ОТДЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ [после того, как двигатель достиг «рулевого пути» и проводит обнаруживаемый переменный ток] ZC.

Для каждого варианта: используйте высокочастотный ШИМ-привод для симисторного затвора в «сладкой» полярности (лучше не в квадранте III — наиболее желателен синфазный или отрицательный привод затвора). Кроме того, тиристорные затворы не обязательно требуют непрерывного привода, а просто частого напоминания о проведении до тех пор, пока они не запустятся (т. Е. Течет ток) в течение полуволны.

Каждый вариант предполагает примерно то же самое напряжение ZC, которое было рассчитано для скорости (принимая во внимание, что управление фазой асинхронных двигателей крайне неэффективно, и при разумном крутящем моменте нагрузки недоступно значительное снижение скорости, а останов двигателя и перегрев являются обычными в самых лучших условиях). ).

Экспериментирование, конечно, лучший определитель, но что-то вроде 43,2 кГц (ошибка с коэффициентом 2) -> 21,6 кГц ШИМ при 25% нагрузке даст один импульс длиной четверть градуса на градус фазы 60 Гц, и это может быть мощность. -эконом и при этом очень авторитетный моторист. Ниже терминология «напряжение ZC» может быть заменена вашим известным фазовым углом каждые полуволны для данного снижения скорости.

Вариант (а) ШИМ-управление затвором активен от напряжения ZC до момента прохождения расчетного (или завышенного или экспериментально определенного) фазового угла тока ZC.

Вариант (б) ШИМ привода затвора активен от напряжения ZC до почти следующего напряжения ZC - не рисковать.

Вариант (c) ШИМ привода затвора активен от напряжения ZC до момента прохождения наблюдаемого тока ZC.

Лично я использовал вариант (а) с большим успехом на полной скорости. Я очень мало сделал со снижением скорости с помощью управления фазой. Единственная причина не использовать вариант (b) заключается в следующем.

Когда я хочу снизить скорость, я стараюсь использовать двигатель постоянного тока (дешево) или частотно-регулируемый привод (крутящий момент).

Я отмечу, что, напротив, в текущем проекте модернизации я собираюсь попытаться регулировать скорость, используя вариант (а) выше, и сообщу обо всех успешных результатах.