Część 2 Sterowanie fazowe
Sterownik fazowy prądu przemiennego (AC phase controller) Prąd w obwodzie triak wyłączony: i = 0 triak załączony: i = ui / RL Zmiana kąta opóźnienia załączania θz powoduje zmianę wartości skutecznej więc także mocy czynnej odbiornika Po / Po(max) I / Imax 2
Sterowanie obciążenia indukcyjnego Zakres sterowania ograniczony przez kąt fazowy odbiornika Powolne narastanie prądu może wymagać wydłużenia lub zwielokrotnienia impulsów prądu bramki w celu przekroczenia prądu zatrzasku tyrystora 3
Sterownik grupowy prądu przemiennego (AC on-of controller) Prąd jest przepuszczany grupami pełnych okresów wielkości wejściowej Ts stały okres powtarzania Ti większy od okresu wielkości wejściowej parametrem sterowania jest stosunek czasu przewodzenia do okresu powtarzania Zastosowania odbiorniki o długiej nieelektrycznej stałej czasowej (grzejnictwo) gdy moc ma być dostarczana długimi impulsami (stroboskop) 4
Zalety i wady sterowania grupowego Liniowa charakterystyka sterowania Małe stromości napięcia i prądu większe bezpieczeństwo tyrystora mniejszy poziom generowanych zaburzeń w.cz. I / Imax Po / Po(max) Powstają podharmoniczne prądu osiągają duże wartości (f ZL ) niekorzystne dla elementów magnetycznych magnesowanie rdzeni nasycenie spadek indukcyjności / współczynnika sprzężenia wzrost prądu grożą uszkodzeniem elementów przekształtnika lub sieci energetycznej 5
Sterownik prądu przemiennego sterowany cyfrowo w pętli otwartej (poziom 2) V CC =U Z,D1 UF,D2 IG = V CC UGK U CE R7 TRC1 Q4016LH3: I GT =20 ma (I, II, III) I B V CC U BE R8 I GP2(max) =±25 ma [Microchip, AN958] 6
Ogólna idea sterowania Odbiornikiem jest element grzejny Sterowanie grupowe z załączaniem w zerze mniejsze zaburzenia, gdyż mała stromość di/dt Ujemne impulsy wyzwalające triaka wynika z topologii rezystancyjny o dużej stałej czasowej korzystne ćwiartki II i III (MT+G, MT G ) Pętla otwarta stałe zasilanie (±5%) i obciążenie [Microchip, AN958] 7
Układ i algorytm sterowania POT1 nastawa mocy wyjściowej Po wykryciu zera przez GP3, na GP2 wystawiana jest 1 przez 2 ms, o ile triak ma być w danym półokresie sieci załączony [Microchip, AN958] 8
Detekcja przejścia przez zero UZ,D1 UF,D2=4,5 V VZX GP3 UOUT+UF,D1 VL VL + 0V UF,D2 [Microchip, AN954] 9
Pomiar rezystancji potencjometru: idea (VL+) GP1 jako wyjście ustawienie 1 na cały półokres C6 ładuje się przez R13 do 3V (VCC VZD4)/R13 > IZD4 (VL ) GP1 jako wejście C6 rozładowuje się przez POT1 i R12 pomiar czasu rozładowania tdis za pomocą czasomierza 0 i wewnętrznego komparatora 0,6 V dobór stałej czasowej: tdis(max) < T/2 VC6 D4 eliminuje wpływ tętnienia VCC [Microchip, AN958] 10
Pomiar rezystancji potencjometru: program [Microchip, AN958] 11
Filtracja zaburzeń filtr zaburzeń w.cz. filtr przepięciowy filtr dolnoprzepustowy rozdzielone masy obwodu mocy (sieci) i sterowania (mikrokontrolera) fitry dolnoprzepustowe fc 1 khz (kondensatory ceramiczne) [Microchip, AN958] 12
Prostownik mostkowy (bridge rectifier) 13
Prostownik mostkowy sterowany fazowo Zmiana kąta załączania powoduje zmianę wartości skutecznej napięcia wyjściowego 14
Podstawa działania współczesnych falowników elektronicznych (inverters) Topologia mostka lub podobna (półmostek, mostek trójfazowy itp.) Końcówki wyjściowe (lub jedna z nich) są w kolejnych etapach zwierane przez łączniki (najprościej: jeden na końcówkę) do punktów o określonym stałym potencjale (najprościej: 0 lub napięcie zasilania) VL Vs t VR Vs t Vo Vs Q1, Q3 of Q2, Q4 on 0 Falownik mostkowy o wyjściu prostokątnym Vs T/2 Q1, Q3 on T Q2, Q4 of t 15
Falowniki o zmodyfikowanym wyjściu prostokątnym (modified sine wave inverters) Różne modyfikacje topologii i strategii sterowania Mostek wielopoziomowy 2n+1 poziomów napięcia czasy ich trwania dobrane wg kryterium minimalnych zniekształceń harmonicznych n=2 dh(min) 5% 16