Strømkontroll ved bruk av SCR

Strømkontroll ved bruk av SCR

SCR

SCR eller Silicon Controlled Rectifier er en 3-pinners enhet som har tre basale terminaler - anode, katode og gate. Portterminalen er kontrollterminalen for anvendelse av anode-katodespenning. Vanligvis brukes silisium på grunn av den lave lekkasjestrømmen. Polariteten til spenningene som er påført katoden og anoden bestemmer om enheten er i forspenning eller omvendt forspenning, og portspenningen bestemmer ledningen av SCR. Med andre ord, når forspenning påføres SCR, etter at riktig positiv portspenning er påført, begynner enheten å lede og blir bare slått av når strømmen gjennom enheten gjøres mindre enn holdestrømmen. Dermed kan SCR brukes som en bryter.



SCR-avfyring:

Anvendelsen av GATE-spenning er kjent som avfyring.


Typer SCR-avfyring:

Generelt er det to typer skyting:





  • Zero Voltage Cross Over-avfyring: Zero-crossing control mode (også kalt hurtig sykling, integrert syklus eller burst-avfyring) fungerer ved å slå på SCR-ene bare når den øyeblikkelige verdien av sinusformet spenning er null.
  • Metode for fasevinkelkontroll: Fasevinkelen er variert, dvs. påføring av portpulser er forsinket med en viss tid og ledningen kontrolleres.

Avfyringskretser:

Funksjoner i avfyringskretsen:

  • Avfyringskretser bør produsere triggerpulser for tyristoren i passende øyeblikk.
  • Det må være elektrisk isolasjon mellom avfyringskretser og tyristoren. Det oppnås ved hjelp av en pulsforsterker eller en optoisolator.

Typer avfyringskrets:

  • R-avfyringskrets:

R-avfyringskrets

  • RC-avfyringskrets:

RC-avfyringskrets



  • UJT-avfyringskrets:

UJT-avfyringskrets

Avfyringsvinkel:

Antall grader fra begynnelsen av syklusen når SCR er slått på er avfyringsvinkel . Enhver SCR vil begynne å lede på et bestemt punkt på AC kildespenning . Det spesielle punktet er definert som skytevinkelen. Jo tidligere i syklusen SCR er gated ON, desto større vil spenningen påføres belastningen.

Avfyringsvinkel

SCR-kontrollert likeretter av Elwood Gillilan

Kontroll av skytevinkel:

Avfyringsvinkelkontroll kan brukes i applikasjoner som å kontrollere hastigheten på viftemotorer, kontrollere intensiteten til en pære, ved å kontrollere påføringen av strøm til SCR. Avfyringsvinkelkontrollen oppnås ved å variere tidspunktet for påføring av Gate-pulser til SCR. Spenningen til portterminalen til SCR kan tilføres på et gitt tidspunkt bestemt av fjerninngangen.

I utgangspunktet betyr å styre avfyringsvinkelen å styre punktet på AC-signalbølgeformen når SCR skal utløses, eller med andre ord, tiden som tilsvarer AC-signalbølgeformen når SCR-porten skal få DC-forsyningsspenning. Normalt bruker vi optoisolator for å utløse en SCR. For en enkel effektapplikasjonskrets, der ingen effektregulering er nødvendig, kan det normalt brukes nullkryssende detektorer eller optoisolatorer med nullkryssende detektorer, ved hvilke SCR utløses bare ved nullkryssingsnivåene til AC-bølgeformen. For andre applikasjoner som involverer kraftstyrende applikasjoner, utløses porten ved hjelp av pulser, og avfyringsvinkelen varieres tilsvarende for å kontrollere byttingen av SCR og følgelig kraften til SCR.


Variasjonen i avfyringsvinkel eller variasjon av ledning av SCR ved å forsinke påføringen av portstrømmen kan gjøres på to måter:

  • Faseskiftingskontroll : Det forårsaker 0 til 180⁰ ledningsforsinkelse. Fasevinkelen til portens spenning endres i forhold til anode-katodespenningen. Med andre ord påføres gate-spenningen ut av fase med anodespenningen.

Vanligvis brukes kapasitans eller induktanser til dette formålet. I LR-kombinasjonen halter strømmen spenningen, mens i en RC-kombinasjon for tiden fører spenningen. Motstanden R varieres slik at den varierer fasevinkelen ved hvilken gate-spenningen forsinkes fra anodespenningen.

Ulike kretser som brukes som faseskifter er som gitt:

Digitalt kontrollert faseskift

Digitalt kontrollert faseskift

Faseskiftoscillator

Faseskiftoscillator

  • Pulsutløsning: Gatespenningen kan også påføres ved å gi pulser til Gate-terminalen. Pulsens driftssyklus kan varieres for å gi variasjon i ledningen.

Pulser kan genereres enten ved hjelp av UJT eller 555 tidtakere.

Pulsgenererende krets ved hjelp av tidtaker 555

Den pulsgenererende kretsen bruker timer 555

Arbeidseksempel på skytevinkelskontroll og dens anvendelse

Blokkdiagram som viser avfyringsvinkelkontroll for rygg mot rygg SCR for å oppnå kraftkontroll

Blokkdiagram som viser avfyringsvinkelkontroll for rygg mot rygg SCR for å oppnå kraftkontroll

Ovennevnte blokkdiagram representerer systemet for å oppnå effektregulering til induksjonsmotor ved hjelp av avfyringsvinkelskontroll for rygg mot rygg SCR.

Før vi går inn i detaljer om hvordan avfyringsvinkelkontroll oppnås i dette systemet, kan vi se raskt på rygg-til-bak-tilkobling av SCR.

Her er en video som beskriver en back-to-back SCR-forbindelse.

En rygg mot rygg SCR-forbindelse brukes til å gi vekselstrøm til lasten i begge halvsyklusene til vekselstrømssignalet. To optoisolatorer er koblet til hver SCR. I første halvdel av vekselstrømssignalet utfører en av SCR etter å ha blitt utløst ved hjelp av en optoisolator og lar strømmen passere gjennom belastningen. I andre halvdel av syklusen blir en annen SCR koblet i motsatt retning til den andre SCR, utløst ved hjelp av en annen optoisolator og lar strømmen strømme til belastningen. Dermed får lasten vekselstrøm i begge halvsyklusene.

I dette systemet utløses SCR ved hjelp av en optoisolator som inneholder en kombinasjon av en LED og en TRIAC. Når pulser påføres LED-en, avgir den lys som faller på TRIAC og den leder, og forårsaker utgangspulsene fra optoisolatoren til SCR. Prinsippet innebærer å kontrollere påføringshastigheten til pulser ved å variere frekvensen mellom tilstøtende pulser. En mikrokontroller brukes til å gi pulser til optoisolatoren basert på trykknappinngangen grensesnittet til den. Antall ganger trykknappen trykkes inn bestemmer hvor lang forsinkelse pulsen påføres. For eksempel, hvis trykknappen trykkes en gang, forsinker mikrokontrolleren påføringen av pulsen med 1 ms. Dermed blir vinkelen som SCR utløses under kontrollert tilsvarende, og anvendelsen av vekselstrøm til lasten blir kontrollert.

Fotokreditt: