Leistungssteuerung mit SCR

SCR

SCR oder Silicon Controlled Rectifier ist ein 3-poliges Gerät mit drei grundlegenden Anschlüssen - Anode, Kathode und Gate. Der Gate-Anschluss ist der Steueranschluss für das Anlegen einer Anode-Kathode-Spannung. Typischerweise wird Silizium wegen seines geringen Leckstroms verwendet. Die Polarität der an die Kathode und die Anode angelegten Spannungen entscheidet, ob sich die Vorrichtung in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung befindet, und die Gate-Spannung entscheidet über die Leitung des SCR. Mit anderen Worten, wenn eine Vorwärtsvorspannung an den SCR angelegt wird, beginnt die Vorrichtung nach dem Anlegen einer geeigneten positiven Gate-Spannung zu leiten und wird nur ausgeschaltet, wenn der Strom durch die Vorrichtung geringer als der Haltestrom ist. Somit kann der SCR als Schalter verwendet werden.

SCR-Feuer:

Das Anlegen einer GATE-Spannung wird als Zünden bezeichnet.

Arten der SCR-Zündung:

Im Allgemeinen gibt es zwei Arten des Brennens:

• Nullspannungs-Cross-Over-Zündung: Der Nulldurchgangssteuermodus (auch als schneller Zyklus, integraler Zyklus oder Burst-Zündung bezeichnet) funktioniert durch Einschalten der SCRs nur, wenn der Momentanwert der sinusförmigen Spannung Null ist.
• Phasenwinkel-Steuermethode: Der Phasenwinkel wird variiert, d. H. Das Anlegen von Gate-Impulsen wird um eine bestimmte Zeit verzögert und die Leitung wird gesteuert.

Zündkreise:

Merkmale des Zündkreises:

• Zündschaltungen sollten zu geeigneten Zeitpunkten Triggerimpulse für den Thyristor erzeugen.
• Zwischen den Zündkreisen und dem Thyristor muss eine elektrische Isolation bestehen. Dies wird mit einem Impulsverstärker oder einem Optoisolator erreicht.

Arten von Zündkreisen:

• R-Zündkreis:

• RC Zündkreis:

• UJT-Zündkreis:

Schusswinkel:

Die Anzahl der Grad vom Beginn des Zyklus beim Einschalten des SCR beträgt Schusswinkel . Jeder SCR würde an einem bestimmten Punkt auf der Leitung beginnen Wechselstromquellenspannung . Der bestimmte Punkt ist als Schusswinkel definiert. Je früher im Zyklus der SCR eingeschaltet wird, desto größer ist die an die Last angelegte Spannung.

SCR-gesteuerter Gleichrichter von Elwood Gillilan

Zündwinkelsteuerung:

Die Zündwinkelsteuerung kann in Anwendungen wie der Steuerung der Drehzahl von Lüftermotoren und der Steuerung der Intensität einer Glühlampe durch Steuerung der Leistungsanwendung an den SCR verwendet werden. Die Zündwinkelsteuerung wird durch Variieren der Zeit des Anlegens von Gate-Impulsen an den SCR erreicht. Die Spannung an den Gate-Anschluss des SCR kann zu einem bestimmten Zeitpunkt angelegt werden, der vom Remote-Eingang festgelegt wird.

Grundsätzlich bedeutet das Steuern des Zündwinkels das Verwalten des Punktes auf der Wechselstromsignalwellenform, wenn der SCR ausgelöst werden soll, oder mit anderen Worten die Zeit, die der Wechselstromsignalwellenform entspricht, wenn dem SCR-Gatter Gleichstromversorgungsspannung gegeben wird. Normalerweise verwenden wir zum Auslösen eines SCR einen Optoisolator. Für eine einfache Leistungsanwendungsschaltung, bei der keine Leistungssteuerung erforderlich ist, können normalerweise Nulldurchgangsdetektoren oder Optoisolatoren mit Nulldurchgangsdetektoren verwendet werden, durch die der SCR nur bei den Nulldurchgangspegeln der Wechselstromwellenform ausgelöst wird. Für andere Anwendungen, die eine Leistungssteuerungsanwendung beinhalten, wird das Gate unter Verwendung von Impulsen ausgelöst und der Zündwinkel wird entsprechend variiert, um das Schalten des SCR und dementsprechend die Leistung des SCR zu steuern.

Die Änderung des Zündwinkels oder der Änderung der Leitung des SCR durch Verzögern des Anlegens des Gate-Stroms kann auf zwei Arten erfolgen:

• Phasenschiebersteuerung : Es verursacht eine Verzögerung der Leitung von 0 bis 180 °. Der Phasenwinkel der Gate-Spannung wird in Bezug auf die Anode-Kathode-Spannung geändert. Mit anderen Worten wird die Gate-Spannung phasenverschoben zur Anodenspannung angelegt.

Üblicherweise werden zu diesem Zweck Kapazität oder Induktivitäten verwendet. In der LR-Kombination liegt der Strom hinter der Spannung zurück, während in einer RC-Kombination derzeit die Spannung anliegt. Der Widerstand R wird variiert, um den Phasenwinkel zu variieren, um den sich die Gate-Spannung gegenüber der Anodenspannung verzögert.

Verschiedene Schaltkreise, die als Phasenschieber verwendet werden, sind wie folgt:

Digital gesteuerte Phasenverschiebung

Phasenverschiebungsoszillator

• Impulsauslösung: Die Gate-Spannung kann auch durch Anlegen von Impulsen an den Gate-Anschluss angelegt werden. Das Tastverhältnis der Impulse kann variiert werden, um eine Variation der Leitung bereitzustellen.

Impulse können entweder mit UJT oder mit 555 Timern erzeugt werden.

Die Impulserzeugungsschaltung unter Verwendung des Zeitgebers 555

Arbeitsbeispiel für die Zündwinkelsteuerung und ihre Anwendung

Blockdiagramm mit Zündwinkelsteuerung für Back-to-Back-SCRs zur Leistungssteuerung

Das obige Blockdiagramm stellt das System zum Erreichen dar Leistungsregelung zum Induktionsmotor Verwenden der Zündwinkelsteuerung für Back-to-Back-SCRs.

Bevor wir auf Details eingehen, wie die Zündwinkelsteuerung in diesem System erreicht wird, werfen wir einen kurzen Blick auf die Back-to-Back-Verbindung des SCR.

Hier ist ein Video, das eine Back-to-Back-SCR-Verbindung beschreibt.

Eine Back-to-Back-SCR-Verbindung wird verwendet, um die Last in beiden Halbzyklen des Wechselstromsignals mit Wechselstrom zu versorgen. An jeden SCR sind zwei Optoisolatoren angeschlossen. In der ersten Halbwelle des Wechselstromsignals leitet einer der SCR nach dem Auslösen mit einem Optoisolator und lässt den Strom durch die Last fließen. Im zweiten Halbzyklus wird ein anderer SCR, der in umgekehrter Richtung mit dem des anderen SCR verbunden ist, unter Verwendung eines anderen Optoisolators ausgelöst und lässt Strom zur Last fließen. Somit erhält die Last in beiden Halbzyklen Wechselstrom.

In diesem System wird der SCR unter Verwendung eines Optoisolators ausgelöst, der eine Kombination aus einer LED und einem TRIAC enthält. Wenn Impulse an die LED angelegt werden, sendet sie Licht aus, das auf den TRIAC fällt und es leitet, wodurch die Ausgangsimpulse vom Optoisolator zum SCR verursacht werden. Das Prinzip beinhaltet das Steuern der Anlagerungsrate von Impulsen durch Variieren der Frequenz zwischen benachbarten Impulsen. Ein Mikrocontroller wird verwendet, um dem Optoisolator Impulse basierend auf dem an ihn angeschlossenen Druckknopf-Eingang zu liefern. Die Häufigkeit, mit der der Druckknopf gedrückt wird, bestimmt die Verzögerung der Anlegen von Impulsen. Wenn beispielsweise der Druckknopf einmal gedrückt wird, verzögert der Mikrocontroller das Anlegen eines Impulses um 1 ms. Somit wird der Winkel, in dem der SCR ausgelöst wird, entsprechend gesteuert und das Anlegen von Wechselstrom an die Last wird gesteuert.

Fotokredit:

• Phasenverschiebungsoszillator von community.fortunecity
• Digital gesteuerte Phasenverschiebung durch Chinabaike