Comment contrôler l'alimentation CA?

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La plupart des appareils électriques utilisés à la maison nécessitent une alimentation CA pour leur fonctionnement. Cette alimentation CA ou CA est fournie aux appareils par l'opération de commutation de certains interrupteurs électroniques de puissance. Pour un bon fonctionnement des charges, il est nécessaire de contrôler la Alimentation CA appliquée pour eux. Ceci est réalisé à son tour en contrôlant l'opération de commutation des commutateurs électroniques de puissance, comme un SCR.

Deux méthodes pour contrôler le fonctionnement de commutation du SCR

  • Méthode de contrôle de phase : Cela fait référence à la commande de la commutation du SCR avec une référence à la phase du signal CA. Habituellement, le Le thyristor est déclenché à 180 degrés du début du signal CA. Ou en d'autres termes, aux passages par zéro de la forme d'onde du signal CA, des impulsions de déclenchement sont appliquées à la borne de grille du thyristor. Dans le cas de la commande de la puissance alternative au SCR, l'application de ces impulsions est retardée en augmentant le temps entre les impulsions et c'est ce qu'on appelle la commande par retard d'angle de tir. Cependant, ces circuits provoquent des harmoniques d'ordre supérieur et génèrent des RFI radiofréquences et un courant d'appel élevé et à des niveaux de puissance plus élevés, il faut plus de filtres pour réduire les RFI.
  • Commutation de cycle intégral: Le contrôle de cycle intégral est une autre méthode utilisée pour la conversion directe du courant alternatif en courant alternatif, appelée commutation zéro ou sélection de cycle. Le déclenchement de cycle intégral concerne les circuits de commutation à courant alternatif et en particulier les circuits de commutation alternative à tension nulle à cycle intégral. Lorsqu'un interrupteur à tension nulle est utilisé pour commuter un faible facteur de puissance (charge inductive), tel qu'un moteur ou un transformateur de puissance, provoque la surchauffe d'un transformateur de puissance sur les lignes électriques. Par conséquent, la saturation du courant de la charge est des courants d'appel excessivement élevés. Une autre approche de la commutation à tension nulle à cycle intégral implique l'utilisation d'agencements relativement complexes d'éléments de stockage bistables et de circuits logiques qui comptent en fait le nombre de demi-cycles de courant de charge. La commutation de cycle intégral consiste à allumer l'alimentation à la charge pendant un nombre entier de cycles, puis à couper l'alimentation pendant un nombre supplémentaire de cycles intégraux. En raison de la tension nulle et de la commutation de courant nul des thyristors, les harmoniques générées seront réduites. L'utilisation d'une tension régulière de commutation à cycle intégral n'est pas possible et la fréquence est variable. La commutation de cycle intégral par déclenchement par buste des thyristors en tant que méthode pour supprimer un cycle complet, des cycles ou des portions de cycles d'un signal CA est une méthode ancienne et bien connue de contrôle de l'alimentation CA, en particulier à travers les charges de chauffage CA. Cependant, le concept de réalisation du cycle de vol de la forme d'onde de tension à l'aide d'un microcontrôleur peut être très précis selon le programme écrit en langage Assembly / C. De sorte que le temps moyen de tension ou actuellement vécu à la charge est proportionnellement plus petit que si tout le signal doit être connecté à la charge.

Un effet secondaire de l'utilisation de ce schéma est un déséquilibre dans la forme d'onde du courant d'entrée ou de la tension lorsque les cycles sont activés et désactivés à travers la charge, par conséquent, ils conviennent à des charges spécifiques par rapport à la méthode contrôlée par l'angle de tir pour minimiser le THD.




deux

Avant de donner des exemples pour chaque type de contrôle, passons un peu en revue la détection de passage à zéro.



Détection de passage à zéro ou passage à zéro de tension

Par le terme de franchissement de tension nulle, nous entendons le point de la forme d'onde du signal CA où le signal croise la référence zéro de la forme d'onde ou en d'autres termes où la forme d'onde du signal croise l'axe des x. Il est utilisé pour mesurer la fréquence ou la période d'un signal périodique. Il peut également être utilisé pour générer des impulsions synchronisées qui peuvent être utilisées pour déclencher la borne de grille du redresseur contrôlé au silicium pour le faire conduire à un angle de déclenchement de 180 degrés.

Une onde sinusoïdale par nature a des nœuds où la tension traverse le point zéro, inverse la direction et complète l'onde sinusoïdale.

Détection de croix zéro 1

En commutant la charge CA au point de tension zéro, nous éliminons pratiquement les pertes et les contraintes induites par la tension.


Circuit ZVS ou ZVR de détection de passage à zéro ou de détection de tension nulle

ZCS Vs ZVS

Habituellement, l'OPAMP utilisé dans la détection de passage à zéro fonctionne comme un comparateur comparant le signal CC pulsé (obtenu en redressant le signal CA), avec une tension CC de référence (obtenue en filtrant le signal CC pulsé). Le signal de référence est donné à la borne non inverseuse tandis que la tension pulsée est donnée à la borne inverseuse.

Dans le cas où la tension continue pulsée est inférieure au signal de référence, un signal logique haut est développé à la sortie du comparateur. Ainsi, pour chaque point de passage par zéro du signal CA, des impulsions sont générées à partir de la sortie du détecteur de passage par zéro.

Une vidéo sur les détecteurs de passage à zéro

Contrôle de cycle de commutation intégré (ISCC):

Pour éliminer les inconvénients de la commutation de cycle intégral et de la commutation de commande de phase, une commande de cycle de commutation intégrale est utilisée pour la commande de la charge de chauffage. Le circuit ISCC comporte 3 sections. Le premier consiste en une alimentation pour piloter tous les amplificateurs internes et fournir l'énergie de grille aux dispositifs à semi-conducteurs de puissance. La deuxième section consiste en une détection de tension nulle en détectant l'instance de tension d'alimentation nulle et en fournissant un retard de phase. Dans la troisième section, un étage amplificateur est nécessaire qui grossit le signal de commande pour fournir le lecteur nécessaire pour allumer l'interrupteur d'alimentation. Les circuits ISCC se composent d'un circuit de mise à feu et d'un amplificateur de puissance (FCPA) et d'une alimentation pour contrôler la charge.

FCPA se compose de pilotes de grille pour thyristor et TRIAC est utilisé comme dispositifs d'alimentation dans la conception proposée. Le triac peut conduire le courant dans les deux sens lorsqu'il est allumé et il est anciennement appelé thyristor à triode bidirectionnelle ou thyristor à triode bilatérale. Triac est un interrupteur pratique pour les circuits CA qui permet le contrôle de grands flux d'énergie avec des courants de contrôle à l'échelle milliampère.

Une application de commutation de cycle intégral - Contrôle de puissance industrielle par commutation intégrée

Cette méthode peut être utilisée pour contrôler l'alimentation en courant alternatif, en particulier sur des charges linéaires telles que les appareils de chauffage utilisés dans un four électrique. En cela, le microcontrôleur délivre la sortie en fonction de l'interruption reçue comme référence pour une génération d'impulsions de déclenchement.

En utilisant ces impulsions de déclenchement, nous pouvons entraîner les optoisolateurs pour déclencher le Triac afin d'obtenir un contrôle de cycle intégral selon les commutateurs qui sont interfacés avec le microcontrôleur. A la place du moteur, une lampe électrique est prévue pour l'observation de son fonctionnement.

Schéma fonctionnel de la commande de puissance par commutation de cycle intégrée

Schéma fonctionnel de la commande de puissance par commutation de cycle intégrée

Ici, un détecteur de passage à zéro est utilisé pour fournir des impulsions de déclenchement aux impulsions de grille du thyristor. L'application de ces impulsions est contrôlée par un microcontrôleur et un optoisolateur. Le microcontrôleur est programmé pour appliquer les impulsions à l'optoisolateur pendant une durée fixe, puis arrêter l'application des impulsions pendant une autre durée fixe. Il en résulte l'élimination complète de quelques cycles de forme d'onde de signal CA appliquée à la charge. L'optoisolateur pilote en conséquence le thyristor en fonction de l'entrée du microcontrôleur. Ainsi, la puissance CA fournie à la lampe est contrôlée.

Une application de la commutation contrôlée par phase - Commande d'alimentation CA programmable

Schéma fonctionnel du contrôle de puissance par méthode de contrôle de phase

Schéma fonctionnel du contrôle de puissance par méthode de contrôle de phase

Cette méthode est utilisée pour contrôler l'intensité de la lampe en contrôlant l'alimentation CA de la lampe. Cela se fait en retardant l'application des impulsions de déclenchement au TRIAC ou en utilisant la méthode de retard de l'angle de tir. Le détecteur de passage par zéro fournit des impulsions à chaque passage par zéro de la forme d'onde CA qui est appliquée au microcontrôleur. Initialement, le microcontrôleur donne ces impulsions à l'optoisolateur qui déclenche en conséquence le thyristor sans aucun retard et donc la lampe brille avec une intensité maximale. Maintenant, en utilisant le clavier interfacé avec le microcontrôleur, l'intensité requise en pourcentage est appliquée au microcontrôleur et il est programmé pour retarder en conséquence l'application des impulsions à l'optoisolateur. Ainsi, le déclenchement du thyristor est retardé et en conséquence l'intensité de la lampe est contrôlée.