Paano makokontrol ang AC Power?

Karamihan sa mga kagamitang elektrikal na ginagamit sa bahay ay nangangailangan ng lakas ng AC para sa kanilang operasyon. Ang AC power o AC na ito ay ibinibigay sa mga kagamitan sa pamamagitan ng operasyon ng paglipat ng ilang mga kuryenteng switch. Para sa isang maayos na pagpapatakbo ng mga pag-load, kinakailangan upang makontrol ang Inilapat ang lakas ng AC sa kanila. Nakamit din ito sa pamamagitan ng pagkontrol sa pagpapatakbo ng paglipat ng mga switch ng kuryente, tulad ng isang SCR.

Dalawang Paraan upang Makontrol ang Pagpapatakbo ng Pagpapatakbo ng SCR

• Paraan ng Pagkontrol sa Phase : Ito ay tumutukoy sa pagkontrol sa paglipat ng SCR na may isang sanggunian sa yugto ng AC signal. Karaniwan, ang Nag-trigger ang Thyristor sa 180 degree mula sa simula ng AC signal. O sa madaling salita sa zero na tawiran ng AC signal waveform, ang nagpapalitaw na pulso ay inilalapat sa terminal ng gate ng thyristor. Sa kaso ng pagkontrol sa lakas ng AC sa SCR, ang aplikasyon ng mga pulso na ito ay naantala ng pagdaragdag ng oras sa pagitan ng mga pulso at ito ay tinatawag na kontrol sa pamamagitan ng pagkaantala ng anggulo ng pagpapaputok. Gayunpaman ang mga circuit na ito ay nagdudulot ng mas mataas na pagkakasunud-sunod na mga harmonika at bumuo ng dalas ng radio RFI at mabibigat na kasalukuyang inrush at sa mas malaking antas ng kuryente, nangangailangan ito ng maraming mga filter upang mabawasan ang RFI.

• Integral cycle switching: Ang kontrol ng integral na ikot ay isa pang pamamaraan na ginagamit para sa direktang pag-convert ng AC sa AC na kilala bilang zero switching o pagpili ng cycle. Ang pag-trigger ng integral na pag-ikot ay nauugnay sa alternating kasalukuyang switching circuit at partikular sa integral na cycle zero boltahe na alternating switching circuit. Kapag ang isang zero boltahe switch ay nagtatrabaho para sa paglipat ng isang mababang kadahilanan ng kuryente (inductive load) tulad ng isang motor o power transformer na sanhi ng sobrang pag-init ng isang power transformer sa mga linya ng utility. Samakatuwid ang saturation ng kasalukuyang karga ay labis na mataas na mga alon ng inrush. Ang isa pang diskarte sa integral na cycle zero switching boltahe ay nagsasangkot ng paggamit ng medyo kumplikadong pag-aayos ng mga elemento ng bi-stable na pag-iimbak at mga circuit ng lohika na sa epekto ay bilangin ang bilang ng mga kalahating siklo ng kasalukuyang pag-load. Ang integral switching cycle ay binubuo ng paglipat sa supply upang mai-load para sa isang integer na bilang ng mga cycle at pagkatapos ay patayin ang supply para sa isang karagdagang bilang ng mga integral na cycle. Dahil sa zero boltahe at zero kasalukuyang paglipat ng mga thyristor, ang nabuong mga harmonika ay mababawasan. Ang paggamit ng integral cycle switching makinis na boltahe ay hindi posible at ang dalas ay variable. Ang integral na paglipat ng cycle ng bust na nagpapalitaw ng mga thyristor bilang isang pamamaraan upang alisin ang buong ikot, siklo o bahagi ng mga pag-ikot ng isang senyas ng AC, ay isang kilalang at dating pamamaraan ng pagkontrol sa lakas ng AC, lalo na sa mga karga ng AC heater. Gayunpaman, ang konsepto ng pagkamit ng pagnanakaw ng ikot ng boltahe waveform sa pamamagitan ng paggamit ng microcontroller ay maaaring maging napaka tumpak ayon sa programa na nakasulat sa Assembly / C wika. Kaya't ang average na oras ng boltahe o kasalukuyang naranasan sa pag-load ay proporsyonal na mas maliit kaysa kung ang buong signal ay maiugnay sa pag-load.

Ang isang epekto ng paggamit ng pamamaraan na ito ay isang kawalan ng timbang sa kasalukuyang input o boltahe na porma ng boltahe habang ang mga siklo ay nakabukas at naka-off sa buong karga kung kaya't angkop ito para sa mga tukoy na karga laban sa pagpaputok ng anggulong kinokontrol na pamamaraan upang mabawasan ang THD.

Bago pumunta sa mga halimbawa para sa bawat uri ng pagkontrol, ipaalam sa amin ang maikling tungkol sa pagtuklas ng zero-tawiran.

Zero-Crossing Detection o Zero Voltage Crossing

Sa pamamagitan ng term na Zero Voltage Crossing ibig sabihin namin ang punto sa formform ng AC signal na kung saan ang signal ay tumatawid sa zero na sanggunian ng waveform o sa madaling salita kung saan ang signal waveform ay sumasabay sa x-axis. Ginagamit ito upang sukatin ang dalas o panahon ng isang pana-panahong signal. Maaari din itong magamit upang makabuo ng mga naka-synchronize na pulso na maaaring magamit upang ma-trigger ang terminal ng gate ng Silicon Controlled Rectifier upang maisagawa ito sa anggulo ng pagpapaputok ng 180-degree.

Ang isang sine-wave sa likas na katangian ay may mga node kung saan ang boltahe ay tumatawid sa zero-point, binabaligtad ang direksyon at nakukumpleto ang sine-wave.

Sa pamamagitan ng paglipat ng AC load sa zero boltahe point ay halos natatanggal namin ang pagkalugi na sapilitan ng boltahe at mga stress.

Zero Cross Sensing o Zero Voltage Sensing ZVS o ZVR Circuit

Kadalasan, ang OPAMP na ginamit sa zero-crossing detection ay gumagana bilang isang kumpara sa paghahambing ng pulsating DC signal (nakuha sa pamamagitan ng pagwawasto ng AC signal), na may isang sanggunian na boltahe ng DC (nakuha sa pamamagitan ng pag-filter ng pulsating DC signal). Ang sangguniang senyas ay ibinibigay sa noninverting terminal samantalang ang pulsating voltage ay ibinibigay sa inverting terminal.

Sa kaso ng pulsating DC boltahe na mas mababa kaysa sa sangguniang signal, isang mataas na signal ng lohika ang binuo sa output ng kumpare. Kaya para sa bawat zero-tawiran point ng AC signal, ang mga pulso ay nabuo mula sa output ng Zero Crossing Detector.

Isang Video sa Mga Zero Crossing Detector

Integral Switching Cycle Control (ISCC):

Upang alisin ang mga kawalan ng integral switching cycle at phase control switching integral switching cycle control ay ginagamit para sa control ng load ng pag-init. Ang ISCC circuit ay nagkakaroon ng 3 seksyon. Ang una ay binubuo ng isang supply ng kuryente upang himukin ang lahat ng panloob na amplifiers at pakainin ang enerhiya ng gate sa mga aparato ng kuryente semiconductor. Ang pangalawang seksyon ay binubuo ng pagtuklas ng zero boltahe sa pamamagitan ng pagdama ng halimbawa ng zero supply boltahe at nagbibigay ng pagkaantala ng phase. Sa ikatlong seksyon, kailangan ng isang yugto ng amplifier na magpapalaki ang signal ng control upang maibigay ang drive na kinakailangan upang i-on ang switch ng kuryente. Ang mga circuit ng ISCC ay binubuo ng Firing circuit & Power Amplifier (FCPA) at supply ng kuryente para sa pagkontrol sa pag-load.

Ang FCPA ay binubuo ng mga driver ng gate para sa thyristor at ang TRIAC ay ginagamit bilang mga aparato ng kuryente sa iminungkahing disenyo. Ang Triac ay maaaring magsagawa ng kasalukuyang sa alinmang direksyon kapag ito ay naka-on at dati itong tinatawag na isang bidirectional triode thyristor o bilateral triode thyristor. Ang Triac ay isang maginhawang paglipat para sa mga AC circuit na nagpapahintulot sa kontrol ng malalaking daloy ng kuryente na may mga alon sa pagkontrol ng scale ng milliamp.

Isang Application ng Integral Cycle Switching - Industrial Power Control sa pamamagitan ng Integral Switching

Ang pamamaraang ito ay maaaring magamit para sa pagkontrol ng kuryente ng AC, lalo na sa mga linear load tulad ng mga heaters na ginamit sa isang electric furnace. Sa ito, naghahatid ang microcontroller ng output batay sa nakagambala na natanggap bilang sanggunian para sa isang henerasyon ng mga nagpapalitaw na pulso.

Gamit ang mga nagti-trigger na pulso maaari naming himukin ang mga optoisolator para sa pag-trigger ng Triac upang makamit ang integral na kontrol ng cycle bilang bawat switch na na-interfaced sa microcontroller. Sa lugar ng motor ang isang de-koryenteng lampara ay ibinibigay para sa pagmamasid ng paggana nito.

I-block ang Diagram ng Pagkontrol sa Kuryente sa pamamagitan ng Integral Cycle Switching

Dito ginagamit ang isang zero-crossing detector upang makapagbigay ng mga nag-uudyok na pulso sa mga pulso ng gate ng Thyristor. Ang aplikasyon ng mga pulso na ito ay kinokontrol sa pamamagitan ng isang Microcontroller at isang optoisolator. Ang Microcontroller ay naka-program upang ilapat ang mga pulso sa optoisolator para sa isang nakapirming dami ng oras at pagkatapos ihinto ang aplikasyon ng mga pulso para sa isa pang nakapirming dami ng oras. Nagreresulta ito sa kumpletong pag-aalis ng ilang mga siklo ng AC signal waveform na inilapat sa pagkarga. Alinsunod sa drive ng optoisolator, ang batay sa thyristor ay batay sa input mula sa microcontroller. Sa gayon ang AC na kapangyarihan na ibinigay sa ilawan ay kinokontrol.

Isang Application ng Phase Controlled Switching - Programmable AC Power Control

I-block ang Diagram ng Pagkontrol sa Lakas ng Pamamaraan ng Pagkontrol ng Phase

Ang pamamaraang ito ay ginagamit upang makontrol ang tindi ng lampara sa pamamagitan ng pagkontrol sa lakas ng AC sa lampara. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pag-antala ng aplikasyon ng mga nagpapalitaw na pulso sa TRIAC o gamit ang pamamaraan ng pagkaantala ng anggulo ng pagpapaputok. Ang zero-crossing detector ay nagbibigay ng mga pulso sa bawat zero na tawiran ng AC waveform na inilalapat sa Microcontroller. Sa una, ibinibigay ng Microcontroller ang mga pulso na ito sa optoisolator na naaayon sa pag-trigger ng thyristor nang walang anumang pagkaantala at sa gayon ang ilaw ay kumikinang nang buong lakas. Ngayon gamit ang keypad na interfaced sa Microcontroller, ang kinakailangang intensity sa porsyento ay inilalapat sa Microcontroller at ito ay na-program upang naaayon na maantala ang aplikasyon ng mga pulso sa optoisolator. Kaya't ang pag-trigger ng thyristor ay naantala at alinsunod dito ay kinokontrol ang tindi ng lampara.