Khi nào tôi nên kích hoạt cổng TRIAC khi điều khiển tải cảm ứng (động cơ AC)?

Tôi đang sử dụng kết hợp opto-triac + TRIAC để điều khiển động cơ AC 230V bằng vi điều khiển. Để phát hiện sự cắt ngang của điện áp, tôi đang sử dụng một bộ ghép quang khác.

Tôi biết rằng động cơ điện xoay chiều là một tải cảm ứng nên việc vượt qua điện áp bằng 0 trước khi vượt qua dòng điện bằng không. Mạch của tôi cảm nhận được sự cắt ngang của điện áp, nhưng TRIAC sẽ tắt khi dòng điện bằng không. Khi nào tôi nên kích hoạt cổng TRIAC để có được tốc độ động cơ tùy ý (giả sử là một nửa tốc độ bình thường)? Làm thế nào tôi có thể biết khi TRIAC tắt?

Làm thế nào tôi có thể biết khi TRIAC tắt?

Khi triac được bật, điện áp trên triac được kẹp với điện áp gần bằng không. (Bảng dữ liệu cho triac của bạn có thể nói điều gì đó giống như trường hợp xấu nhất V_A1_A2_on là + - 1,5 V).

Nhiều mạch phát hiện khi điện áp (dương hoặc âm) trên triac cao hơn khoảng +10 V hoặc thấp hơn khoảng -10 V, để chỉ ra rằng triac chắc chắn đã tắt. Xem hình 4 của AN307.

Bạn đã xem xét khả năng cảm nhận điện áp trên triac, giống như tất cả các rơle trạng thái rắn xuyên không, thay vì cảm nhận điện áp đường dây, điều mà không có rơle trạng thái rắn nào làm được?

Khi nào tôi nên kích hoạt cổng TRIAC để có được tốc độ động cơ tùy ý (giả sử là một nửa tốc độ bình thường)?

Đối với một vài tải, tốc độ gần như tỷ lệ thuận với triac đúng giờ. Đối với các tải này, bật triac 1/2 thời gian (tắt triac 1/2 thời gian) để có tốc độ gần bằng một nửa tốc độ tối đa.

Thông thường, tải trọng tăng theo bình phương tốc độ (ví dụ: khi đẩy xe qua không trung). Đối với các tải này, bật triac 1/4 thời gian (tắt triac 3/4 thời gian) để có tốc độ gần bằng một nửa tốc độ tối đa.

Gần như luôn luôn có một số thời gian tối thiểu (thời gian nghỉ tối đa) chỉ để khiến mọi thứ chuyển động; bất cứ điều gì ít hơn thế và một số năng lượng điện đi vào, nhưng không có gì di chuyển.

Như Olin Lathrop đã đề cập, thường là đủ để đo thực nghiệm tốc độ đầu ra so với triac đúng giờ một vài lần (có thể cho 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, toàn thời gian hoặc toàn thời gian nghỉ), tìm ra cài đặt nào cho tốc độ gần bằng một nửa và hy vọng nó sẽ giữ nguyên khi bạn chạy vòng lặp mở.

Nếu việc duy trì chính xác một số tốc độ cụ thể là quan trọng, bạn có thể muốn chạy vòng kín - nói cách khác, hãy thêm một số máy đo tốc độ để đo tốc độ thực tế mọi lúc và đóng vòng lặp bằng cách thêm một cái gì đó để tự động tăng tốc độ thời gian (giảm thời gian tắt) khi tốc độ đo quá thấp, v.v.

Khi nào tôi nên kích hoạt cổng TRIAC khi điều khiển tải quy nạp?

Vui lòng xem xét thực hiện mọi thứ theo cách được đề xuất bởi các bảng dữ liệu và ghi chú ứng dụng do nhà sản xuất cung cấp, trong trường hợp này là ghi chú ứng dụng ST AN307: "Sử dụng triacs trên tải quy nạp" .

Có lẽ cách tiếp cận đơn giản nhất là

• xem điện áp trên triac (giữa các chân A1 và A2). Khi điện áp đó vượt quá +10 V hoặc dưới -10 V, triac chắc chắn đã tắt.
• Sau khi chúng tôi cảm thấy triac chắc chắn đã tắt, hãy trì hoãn một thời gian từ 0 (tốc độ tối đa) đến gần 10 ms (gần như bất động), sau đó kéo cổng THẤP.
• Tiếp tục kéo cổng thấp trong một thời gian, cho đến khi triac xuất hiện để bật (cho đến khi điện áp trên triac nhỏ). Sau đó kéo cổng CAO (đặt điện áp cổng giống với điện áp chân triac A1).
• Nói lại.

Bạn cần biết khi nào đường chéo AC không. Không giống như những gì người khác đang nói, bạn đang tìm kiếm điện áp bằng 0 khi bật triac. Điều này là rõ ràng khi xem xét triac chưa được bật và do đó hiện tại là bằng không.

Bạn dường như đang cố gắng đo điện áp bằng 0 với mạch dưới cùng, nhưng bạn có thể phải thực hiện một số thử nghiệm để làm cho nó hoạt động tốt. Bạn đang tính đến điện áp đủ thấp để không bật đèn LED ở mỗi lần giao nhau 0, sau đó tắt bóng bán dẫn mỗi lần giao nhau. Do đó, bạn hy vọng sẽ có được một trục trặc nhỏ tích cực mỗi lần vượt 0. Làm cho đèn LED tắt đủ lâu để bóng bán dẫn tắt đủ để pullup hoạt động, và sau đó có tất cả những gì xảy ra với độ trễ pha nhỏ sẽ rất khó khăn.

Trong một trường hợp tôi phải làm điều này, tôi đã sử dụng hai optos trong cấu hình đẩy-kéo. Các đèn LED được nối ngược trở lại, vì vậy mỗi đèn được bật trong 1/2 mỗi chu kỳ dòng. Các đầu ra có dây để một cái kéo cao và cái kia thấp. Kết quả đầu ra là một sóng vuông sạch đẹp với chu kỳ nhiệm vụ 50% và các cạnh rất gần với giao điểm 0.

Trong mọi trường hợp, một khi bạn có tín hiệu cho mỗi lần vượt 0, bạn chỉ cần thêm độ trễ thay đổi trước khi bật triac. Độ trễ có thể từ 0 đến gần nửa chu kỳ dòng. Độ trễ càng dài, điện áp trung bình chung của động cơ càng thấp. Nếu tần số dòng là 50 Hz, thì toàn bộ chu kỳ là 20 ms và nửa chu kỳ là 10 ms, do đó, thời gian trễ biến đổi có lẽ nên được giới hạn ở mức 0-9 ms hoặc hơn.

Bạn sẽ phải thử nghiệm để xác định điện áp trung bình mà động cơ sẽ xem là một hàm của độ trễ. Bạn có thể tính toán điều này nếu tải đã biết. Tải của bạn có một thành phần cảm ứng không thể đoán trước, do đó triac sẽ thực sự tắt đi phần nào sau khi vượt qua điện áp tiếp theo. Độ trễ này sẽ tự thay đổi theo chức năng bật tắt của bạn và là chức năng của những gì động cơ đang làm. Nếu độ trễ bật của bạn nhỏ, thì cuộn cảm nhận được phần lớn chu kỳ nửa dòng để sạc, do đó sẽ mất một lúc để xả. Nếu độ trễ của bạn dài, thì cuộn cảm chỉ được sạc trong một thời gian ngắn ở điện áp thấp, và do đó sẽ chỉ mất một thời gian ngắn để phóng điện và đạt đến mức hiện tại bằng không khi triac sẽ tắt.

Đối với điện áp động cơ rõ ràng thấp (bật chậm trễ), độ trễ tắt không thành vấn đề vì triac tắt trước khi bạn cố gắng bật lại gần cuối nửa chu kỳ tiếp theo. Khi bạn bật ổ đĩa động cơ, và do đó giảm độ trễ bật tắt của bạn, cuối cùng dòng điện 0 cuộn cảm xảy ra sau khi bật tín hiệu cho nửa chu kỳ tiếp theo. Bây giờ triac sẽ ở trên toàn bộ thời gian, có nghĩa là động cơ của bạn nhìn thấy điện áp đầy đủ. Bật tắt chậm hơn sẽ không tăng ổ đĩa động cơ. Tuy nhiên, bạn vẫn có phạm vi điều khiển gần như toàn bộ động cơ, chỉ là nó không trải đều trên toàn bộ chu kỳ. Bật tắt chậm cũng giống như liên tục bật.

Lưu ý điều này giả định rằng triac được điều khiển liên tục từ độ trễ bật của bạn cho đến gần cuối chu kỳ nửa dòng. Điều này đảm bảo triac được bật trong giai đoạn bật của mỗi chu kỳ nửa dòng, bất kể dòng điện đang làm gì. Nếu bạn không làm điều này và thay vào đó lái chiếc triac với một cú đánh ngắn sau khi bật trễ, thì hai điều tồi tệ sẽ xảy ra. Đầu tiên, khi động cơ đã đầy và giao thoa 0 hiện tại từ nửa chu kỳ trước xảy ra sau khi bật cho lần tiếp theo, sau đó triac sẽ tắt ở giao điểm 0 đó. Thứ hai, triac có thể tắt khi có sự cố ngắn trong dòng điện, như có thể xảy ra với động cơ giao hoán cơ học.

Bạn cần phát hiện giao thoa 0 hiện tại thay vì giao nhau bằng 0 điện áp.

Cách đơn giản nhất để làm điều này là đặt một điện trở shunt nối tiếp với tải AC của bạn và đo điện áp rơi trên điện trở đó. Điều này cung cấp cho bạn một thước đo trực tiếp của dòng chảy. Thường thì bạn sẽ cần phải khuếch đại điện áp này vì bạn nên sử dụng điện trở shunt nhỏ nhất có thể.

Từ đó, sử dụng điện áp này để cung cấp một bộ so sánh hoặc thiết bị tương tự để kích hoạt ngắt không chéo trong uC của bạn.

Bạn sẽ nhận được nhiều đám cháy của bộ so sánh khi chữ thập hiện tại gần và vượt qua 0, vì vậy bạn thường cần bao gồm một số loại chức năng cửa sổ để xử lý việc này.

Tôi đề nghị sử dụng một trong ba tùy chọn. Hai (a và b) chỉ liên quan đến kiến ​​thức về điện áp ZC. Người kia (c) liên quan đến kiến thức của cả hai điện áp và CÁ NHÂN TẢI hiện tại [một khi động cơ đã đạt được 'steerageway' và tư cách phát hiện AC] ZCS.

Đối với mỗi tùy chọn: Sử dụng ổ đĩa PWM tần số cao cho cổng Triac ở cực 'ngọt' (tốt nhất không phải là góc phần tư III - ổ đĩa cổng đồng pha hoặc âm là mong muốn nhất). Ngoài ra, cổng thyristor không nhất thiết phải lái xe liên tục, chỉ cần một lời nhắc nhở thường xuyên để thực hiện cho đến khi chúng bắt đầu (tức là dòng chảy) trong một nửa sóng.

Mỗi tùy chọn giả định khá nhiều điện áp ZC giống nhau đã được tính toán cho tốc độ (lưu ý rằng điều khiển pha của động cơ cảm ứng rất kém hiệu quả và không có nhiều giảm tốc độ với mô-men xoắn tải hợp lý và tình trạng quá tải và quá nhiệt của động cơ là điều phổ biến trong tình huống tốt nhất ).

Thử nghiệm tất nhiên là yếu tố quyết định tốt nhất nhưng có gì đó như 43,2kHz (chỉnh sửa: sai số 2) -> 21,6kHz pwm ở mức 25% sẽ cung cấp một xung dài một phần tư cho mỗi độ của pha 60Hz và đây có thể là một công suất -và và một trình điều khiển động cơ rất có thẩm quyền. Dưới đây, thuật ngữ "điện áp ZC" có thể được thay thế bằng góc pha đã biết của bạn sau mỗi nửa sóng để giảm tốc độ cho trước.

Tùy chọn (a) ổ đĩa cổng pwm hoạt động từ điện áp ZC cho đến khi vừa qua một góc pha ZC hiện tại được tính toán (hoặc được đánh giá quá cao hoặc được xác định bằng thực nghiệm).

Tùy chọn (b) ổ đĩa cổng pwm hoạt động từ điện áp ZC cho đến khi gần điện áp ZC tiếp theo - không có cơ hội.

Tùy chọn (c) ổ đĩa cổng pwm hoạt động từ điện áp ZC cho đến khi vừa qua ZC hiện tại quan sát được.

Cá nhân tôi đã sử dụng tùy chọn (a) với nhiều thành công ở tốc độ tối đa. Tôi đã làm rất ít với tốc độ giảm thông qua điều khiển pha. Lý do duy nhất không chỉ đơn giản là sử dụng tùy chọn (b) là

Khi tôi muốn giảm tốc độ, tôi cố gắng sử dụng động cơ DC (giá rẻ) hoặc VFD (mô-men xoắn).

Tôi sẽ lưu ý rằng ngược lại, trong một dự án trang bị thêm hiện tại tôi sẽ thử kiểm soát tốc độ bằng cách sử dụng tùy chọn (a) ở trên và sẽ báo cáo bất kỳ phát hiện thành công nào.