가정에서 사용되는 대부분의 전기 제품은 작동을 위해 AC 전원이 필요합니다. 이 AC 전원 또는 AC는 일부 전력 전자 스위치의 스위칭 작동을 통해 기기에 제공됩니다. 부하의 원활한 작동을 위해 AC 전원 적용 그들에게. 이는 SCR과 같은 전력 전자 스위치의 스위칭 작동을 제어함으로써 차례로 달성됩니다.
SCR의 스위칭 동작을 제어하는 두 가지 방법
- 위상 제어 방법 : AC 신호의 위상을 기준으로 SCR의 스위칭을 제어하는 것을 말합니다. 일반적으로 사이리스터가 트리거 됨 AC 신호의 시작에서 180도. 즉, AC 신호 파형의 제로 크로싱에서 트리거링 펄스가 사이리스터의 게이트 단자에 적용됩니다. SCR에 대한 AC 전원을 제어하는 경우 이러한 펄스의 적용은 펄스 사이의 시간을 증가시켜 지연되며이를 발화 각 지연에 의한 제어라고합니다. 그러나 이러한 회로는 고차 고조파를 유발하고 무선 주파수 RFI 및 과도한 돌입 전류를 생성하며 더 큰 전력 레벨에서 RFI를 줄이기 위해 더 많은 필터가 필요합니다.
- 통합 사이클 스위칭 : 적분 사이클 제어는 제로 스위칭 또는 사이클 선택으로 알려진 AC를 AC로 직접 변환하는 데 사용되는 또 다른 방법입니다. 적분 사이클 트리거링은 교류 스위칭 회로, 특히 적분 사이클 제로 전압 교류 스위칭 회로와 관련됩니다. 모터 또는 전력 변압기와 같은 저 역률 (유도 성 부하)을 전환하기 위해 제로 전압 스위치를 사용하면 유틸리티 라인의 전력 변압기가 과열됩니다. 따라서 부하 전류의 포화는 지나치게 높은 돌입 전류입니다. 적분 사이클 제로 전압 스위칭에 대한 또 다른 접근 방식은 부하 전류의 절반 사이클 수를 실제로 계산하는 쌍 안정 저장 요소 및 논리 회로의 비교적 복잡한 배열을 사용하는 것입니다. 적분 사이클 스위칭은 정수 사이클 동안 부하를 공급으로 전환 한 다음 추가 적분 사이클을 위해 공급을 차단하는 것으로 구성됩니다. 사이리스터의 제로 전압 및 제로 전류 스위칭으로 인해 생성 된 고조파가 감소됩니다. 적분 사이클 스위칭을 사용하면 부드러운 전압이 불가능하고 주파수가 가변적입니다. AC 신호의 전체 사이클, 사이클 또는 사이클의 일부를 제거하는 방법으로서 사이리스터의 버스트 트리거링에 의한 통합 사이클 스위칭은 특히 AC 히터 부하에서 AC 전력을 제어하는 잘 알려진 오래된 방법입니다. 그러나 마이크로 컨트롤러를 사용하여 전압 파형의주기 도용을 달성한다는 개념은 Assembly / C 언어로 작성된 프로그램에 따라 매우 정확할 수 있습니다. 따라서 전압의 평균 시간 또는 부하에서 현재 경험하는 시간은 전체 신호가 부하에 연결되는 경우보다 비례 적으로 더 작습니다.
이 방식을 사용하는 한 가지 부작용은 부하에 걸쳐 사이클이 켜지고 꺼질 때 입력 전류 또는 전압 파형의 불균형입니다. 따라서 THD를 최소화하기위한 발사 각도 제어 방법에 비해 특정 부하에 적합합니다.
각 제어 유형에 대한 예제로 이동하기 전에 제로 크로싱 감지에 대해 간략히 설명하겠습니다.
제로 크로싱 감지 또는 제로 전압 크로싱
제로 전압 교차 (Zero Voltage Crossing)라는 용어는 신호가 파형의 제로 기준을 교차하거나 즉 신호 파형이 x 축과 교차하는 AC 신호 파형의 지점을 의미합니다. 주기적인 신호의 주파수 또는주기를 측정하는 데 사용됩니다. 또한 실리콘 제어 정류기의 게이트 단자를 트리거하여 180도 발사 각도에서 전도하는 데 사용할 수있는 동기화 된 펄스를 생성하는 데 사용할 수도 있습니다.
사인파는 본질적으로 전압이 0 점을 교차하고 방향을 반전하여 사인파를 완성하는 노드를 가지고 있습니다.
제로 전압 지점에서 AC 부하를 전환하여 전압으로 인한 손실과 스트레스를 사실상 제거합니다.
제로 크로스 감지 또는 제로 전압 감지 ZVS 또는 ZVR 회로
일반적으로 제로 크로싱 감지에 사용되는 OPAMP는 맥동 DC 신호 (AC 신호를 정류하여 획득)와 기준 DC 전압 (맥동 DC 신호를 필터링하여 획득)을 비교하는 비교기 역할을합니다. 기준 신호는 비 반전 단자에 제공되는 반면 맥동 전압은 반전 단자에 제공됩니다.
맥동 DC 전압이 기준 신호보다 작은 경우, 비교기의 출력에서 로직 하이 신호가 발생합니다. 따라서 AC 신호의 모든 제로 교차점에 대해 제로 교차 감지기의 출력에서 펄스가 생성됩니다.
제로 크로싱 감지기에 대한 비디오
ISCC (Integral Switching Cycle Control) :
통합 사이클 스위칭 및 위상 제어 스위칭의 단점을 제거하기 위해 통합 스위칭 사이클 제어가 가열 부하 제어에 사용됩니다. ISCC 회로에는 3 개의 섹션이 있습니다. 첫 번째는 모든 내부 증폭기를 구동하고 전력 반도체 장치에 게이트 에너지를 공급하는 전원 공급 장치로 구성됩니다. 두 번째 섹션은 제로 공급 전압의 인스턴스를 감지하여 제로 전압 감지로 구성되며 위상 지연을 제공합니다. 세 번째 섹션에서는 확대하는 증폭기 단계가 필요합니다. 제어 신호 전원 스위치를 켜는 데 필요한 드라이브를 제공합니다. ISCC 회로는 FCPA (Firing circuit & Power Amplifier)와 부하 제어를위한 전원 공급 장치로 구성됩니다.
FCPA는 사이리스터 용 게이트 드라이버로 구성되며 TRIAC는 제안 된 설계에서 전력 장치로 사용됩니다. Triac은 켜져있을 때 양방향으로 전류를 전도 할 수 있으며 이전에는 양방향 3 극 사이리스터 또는 양방향 3 극 사이리스터라고 불렀습니다. Triac은 밀리 암페어 규모의 제어 전류로 큰 전력 흐름을 제어 할 수있는 AC 회로 용 편리한 스위치입니다.
적분 사이클 스위칭의 응용 – 적분 스위칭에 의한 산업용 전력 제어
이 방법은 특히 전기로에 사용되는 히터와 같은 선형 부하에서 AC 전력을 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 여기서 마이크로 컨트롤러는 트리거링 펄스 생성을위한 기준으로 수신 된 인터럽트를 기반으로 출력을 제공합니다.
이러한 트리거링 펄스를 사용하여 Triac을 트리거하는 광 분리기를 구동하여 마이크로 컨트롤러와 인터페이스되는 스위치별로 통합 사이클 제어를 달성 할 수 있습니다. 모터 대신 전기 램프가 기능을 관찰하기 위해 제공됩니다.
적분 사이클 스위칭에 의한 전력 제어의 블록 다이어그램
여기서 제로 크로싱 검출기는 사이리스터의 게이트 펄스에 트리거링 펄스를 제공하는 데 사용됩니다. 이러한 펄스의 적용은 마이크로 컨트롤러와 광 분리기를 통해 제어됩니다. 마이크로 컨트롤러는 고정 된 시간 동안 광 분리기에 펄스를 적용한 다음 다른 고정 된 시간 동안 펄스 적용을 중지하도록 프로그래밍되어 있습니다. 그 결과 부하에 적용되는 몇 사이클의 AC 신호 파형이 완전히 제거됩니다. 이에 따라 광 분리기는 마이크로 컨트롤러의 입력을 기반으로 사이리스터를 구동합니다. 따라서 램프에 제공되는 AC 전원이 제어됩니다.
위상 제어 스위칭의 응용 – 프로그래밍 가능한 AC 전원 제어
위상 제어 방식에 따른 전력 제어 블록 다이어그램
이 방법은 램프의 AC 전원을 제어하여 램프의 강도를 제어하는 데 사용됩니다. 이는 트리거링 펄스를 TRIAC에 적용하는 것을 지연 시키거나 발사 각도 지연 방법을 사용하여 수행됩니다. 제로 크로싱 감지기는 마이크로 컨트롤러에 적용되는 AC 파형의 모든 제로 크로싱에서 펄스를 공급합니다. 처음에 마이크로 컨트롤러는 이러한 펄스를 광 분리기에 전달하여 지연없이 사이리스터를 트리거하므로 램프가 최대 강도로 빛납니다. 이제 마이크로 컨트롤러와 인터페이스 된 키패드를 사용하여 필요한 강도 (백분율)가 마이크로 컨트롤러에 적용되고 그에 따라 광 분리기에 대한 펄스 적용을 지연하도록 프로그래밍됩니다. 따라서 사이리스터의 트리거링이 지연되고 이에 따라 램프의 강도가 제어됩니다.
