Control de potència mitjançant SCR

SCR

SCR o Silicon Controlled Rectifier és un dispositiu de 3 pins que té tres terminals bàsics: ànode, càtode i porta. El terminal de la porta és el terminal de control per a l'aplicació de tensió ànode-càtode. Normalment s’utilitza silici a causa del seu baix corrent de fuita. La polaritat de les tensions aplicades al càtode i ànode decideix si el dispositiu està en polarització directa o inversa i la tensió de la porta determina la conducció del SCR. Dit d’una altra manera, quan s’aplica un biaix cap endavant al SCR, després d’aplicar el voltatge de porta positiu adequat, el dispositiu comença a conduir-se i només s’apaga quan el corrent del dispositiu és inferior al corrent de retenció. Per tant, el SCR es pot utilitzar com a commutador.

Dispara SCR:

L'aplicació de la tensió GATE es coneix com a tret.

Tipus de trets SCR:

En general, hi ha dos tipus de trets:

• Disparació creuada de voltatge zero: El mode de control de creuament zero (també anomenat ciclisme ràpid, cicle integral o trets de ràfega) funciona activant els SCR només quan el valor instantani de la tensió sinusoidal és zero.
• Mètode de control de l'angle de fase: L’angle de fase és variat, és a dir, l’aplicació d’impulsos de porta es retarda un cert temps i es controla la conducció.

Circuits de tir:

Característiques del circuit de tret:

• Els circuits de cocció haurien de produir impulsos de desencadenament per al tiristor en els moments adequats.
• Cal que hi hagi aïllament elèctric entre els circuits de cocció i el tiristor. S’aconsegueix mitjançant un amplificador d’impulsos o un optoisolador.

Tipus de circuit de tir:

• Circuit de tir R:

• Circuit de tret RC:

• Circuit de tret UJT:

Angle de tret:

El nombre de graus des del començament del cicle quan s’activa l’SCR és angle de tir . Qualsevol SCR començaria a dirigir-se en un punt concret del tensió de la font de corrent altern . El punt concret es defineix com l'angle de tret. Com més aviat estigui activat el SCR, major serà la tensió aplicada a la càrrega.

Rectificador controlat per SCR per Elwood Gillilan

Control de l'angle de disparació:

El control de l'angle de cocció es pot utilitzar en aplicacions com ara controlar la velocitat dels motors del ventilador, controlar la intensitat d'una bombeta, controlant l'aplicació de potència al SCR. El control de l’angle de cocció s’aconsegueix variant el temps d’aplicació dels impulsos Gate al SCR. El voltatge al terminal Gate del SCR es pot aplicar en un moment determinat per l'entrada remota.

Bàsicament, mitjançant el control de l'angle de disparació, es tracta de gestionar el punt de la forma d'ona del senyal de CA quan s'activarà el SCR o, dit d'una altra manera, el temps corresponent a la forma d'ona del senyal de CA quan la porta SCR rebrà tensió d'alimentació de CC. Normalment, per activar un SCR, utilitzem optoisolador. Per a un circuit d'aplicació de potència senzill, on no es requereix cap control de potència, normalment es poden utilitzar detectors de creuament zero o optoisoladors que tinguin detectors de creuament zero, mitjançant els quals el SCR només s'activa als nivells de creuament zero de la forma d'ona de CA. Per a altres aplicacions que impliquen una aplicació de control de potència, la porta s'activa mitjançant impulsos i l'angle de disparació varia en conseqüència per controlar la commutació del SCR i, en conseqüència, la potència del SCR.

La variació de l'angle de tret o la variació de conducció de SCR retardant l'aplicació del corrent de porta es pot fer de dues maneres:

• Control de la porta de canvi de fase : Provoca un retard de la conducció de 0 a 180⁰. L'angle de fase de la tensió de la porta es canvia respecte a la tensió ànode-càtode. En altres paraules, la tensió de la porta s'aplica fora de fase amb la tensió de l'ànode.

Normalment, s’utilitzen capacitàncies o inductàncies per a aquest propòsit. En la combinació LR, el corrent es retarda de la tensió, mentre que, en una combinació RC, actualment lidera la tensió. La resistència R és variada per variar l'angle de fase pel qual la tensió de la porta es retarda de la tensió de l'ànode.

Els diferents circuits utilitzats com a canvi de fase són els següents:

Canvi de fase controlat digitalment

Oscil·lador de canvi de fase

• Desencadenament de polsos: La tensió de la porta també es pot aplicar donant polsos al terminal Gate. El cicle de treball dels polsos es pot variar per proporcionar variacions en la conducció.

Els impulsos es poden generar mitjançant UJT o mitjançant 555 temporitzadors.

El circuit de generació d’impulsos mitjançant el temporitzador 555

Exemple de treball del control de l'angle de cocció i la seva aplicació

Esquema de blocs que mostra el control de l’angle de tir per SCR d’esquena amb esquena per aconseguir un control de potència

El diagrama de blocs anterior representa el sistema per aconseguir-ho control de potència al motor d’inducció mitjançant el control de l’angle de tir per SCR d’esquena a esquena.

Abans d’entrar en detalls sobre com s’aconsegueix el control de l’angle de tret en aquest sistema, fem una ullada ràpida a la connexió de SCR esquena amb esquena.

Aquí teniu un vídeo que descriu una connexió SCR esquena amb esquena.

S'utilitza una connexió SCR esquena amb esquena per proporcionar alimentació de CA a la càrrega en els dos semicicles del senyal de corrent altern. Hi ha dos optoisoladors connectats a cada SCR. Al primer semicicle del senyal de corrent altern, un dels SCR es condueix després de ser activat mitjançant un optoisolador i permet que el corrent passi a través de la càrrega. Al segon semicicle, un altre SCR connectat en sentit invers a el de l’altre SCR, s’activa mitjançant un altre optoisolador i permet que el corrent flueixi a la càrrega. Per tant, la càrrega obté alimentació de CA en els dos semicicles.

En aquest sistema, el SCR s’activa mitjançant un optoisolador que conté una combinació d’un LED i un TRIAC. Quan s’apliquen polsos al LED, emet llum que cau sobre el TRIAC i es condueix, provocant els impulsos de sortida de l’optoisolador al SCR. El principi consisteix a controlar la velocitat d’aplicació d’impulsos variant la freqüència entre els impulsos adjacents. S’utilitza un microcontrolador per proporcionar polsos a l’optoisolador en funció de l’entrada del botó polsador que hi ha interfície. El nombre de vegades que es prem el polsador decideix la quantitat de retard d'aplicació de polsos. Per exemple, si es prem el botó una vegada, el microcontrolador retarda 1 ms l'aplicació del pols. Així, l'angle en què s'activa el SCR es controla en conseqüència i es controla l'aplicació de corrent altern a la càrrega.

Crèdit fotogràfic:

• Oscil·lador de canvi de fase comunitat.afortunació
• Canvi de fase controlat digitalment per chinabaike