Quando devo azionare il cancello del TRIAC quando controllo un carico induttivo (motore a corrente alternata)?

Sto usando una combinazione di opto-triac + TRIAC per controllare un motore a 230 V CA con un microcontrollore. Per rilevare l'attraversamento zero della tensione sto usando un altro fotoaccoppiatore.

So che il motore a corrente alternata è un carico induttivo, quindi l'attraversamento zero della tensione precede l'attraversamento zero della corrente. Il mio circuito rileva l'attraversamento zero della tensione, ma il TRIAC si spegne quando la corrente è zero. Quando devo sparare al cancello del TRIAC per ottenere una velocità del motore arbitraria (diciamo metà della velocità normale)? Come faccio a sapere quando TRIAC si spegne?

Come faccio a sapere quando TRIAC si spegne?

Quando il triac è acceso, la tensione attraverso il triac viene fissata a una tensione vicina allo zero. (La scheda tecnica per il tuo triac potrebbe dire qualcosa come V_A1_A2_on nel caso peggiore è + - 1,5 V).

Molti circuiti rilevano quando la tensione (positiva o negativa) attraverso il triac è superiore a circa +10 V o inferiore a circa -10 V, per indicare che il triac è definitivamente spento. Vedere la Figura 4 di AN307.

Hai preso in considerazione la possibilità di rilevare la tensione attraverso il triac, come fanno tutti i relè a stato solido che attraversano lo zero, piuttosto che rilevare la tensione di linea, che nessun relè a stato solido fa?

Quando devo sparare al cancello del TRIAC per ottenere una velocità del motore arbitraria (diciamo metà della velocità normale)?

Per alcuni carichi, la velocità è approssimativamente proporzionale al triac in tempo. Per questi carichi, accendere il triac per 1/2 del tempo (spegnere il triac per 1/2 del tempo) per ottenere una velocità vicina alla metà della velocità massima.

Più spesso il carico aumenta al quadrato della velocità (ad esempio, quando si spinge un veicolo in aria). Per questi carichi, attiva il triac per 1/4 del tempo (disattiva il triac per 3/4 del tempo) per ottenere una velocità vicina alla metà della velocità massima.

Quasi sempre c'è un minimo di orario (massimo tempo di fermo) solo per far muovere le cose; niente di meno e un po 'di energia elettrica entra, ma nulla si muove.

Come menziona Olin Lathrop, è spesso adeguato misurare sperimentalmente la velocità di uscita rispetto al triac in tempo alcune volte (forse per 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, dell'intero tempo di puntamento o full off-time), capire quale impostazione si avvicina alla metà velocità e spero che rimanga approssimativamente la stessa quando si esegue a circuito aperto.

Se è importante mantenere precisamente una determinata velocità particolare, potresti voler eseguire il circuito chiuso: in altre parole, aggiungi una sorta di contagiri per misurare la velocità effettiva in ogni momento e chiudi il circuito aggiungendo qualcosa per aumentare automaticamente l'accensione- tempo (ridurre il tempo di spegnimento) quando la velocità misurata è troppo bassa, ecc.

Quando devo sparare al cancello del TRIAC quando controllo un carico induttivo?

Si prega di considerare di fare le cose nel modo raccomandato dalle schede tecniche e dalle note app fornite dal produttore, in questo caso la nota applicativa ST AN307: "Uso di triac su carichi induttivi" .

Forse l'approccio più semplice è

• guardare la tensione attraverso il triac (tra i pin A1 e A2). Quando quella tensione supera +10 V o inferiore a -10 V, il triac è definitivamente spento.
• Dopo aver percepito che il triac è definitivamente spento, ritardare un po 'di tempo da 0 (massima velocità) a quasi 10 ms (quasi immobile), quindi tirare il gate BASSO.
• Continuare a tirare il cancello in basso per qualche tempo, fino a quando il triac sembra accendersi (fino a quando la tensione attraverso il triac è piccola). Quindi tirare il gate ALTO (impostare la tensione del gate uguale alla tensione del pin A1 del triac).
• Ripetere.

Devi sapere quando sono gli incroci zero della linea CA. A differenza di ciò che dicono gli altri, quando si accende il triac si sta cercando l' attraversamento della tensione zero. Questo dovrebbe essere ovvio se si considera che il triac non è ancora attivo e quindi la corrente è zero.

Sembra che tu stia provando a misurare gli incroci di tensione zero con il circuito inferiore, ma potresti dover fare degli esperimenti per farlo funzionare bene. Stai contando che la tensione sia sufficientemente bassa da non accendere i LED ad ogni passaggio per lo zero, che quindi spegne il transistor per ogni passaggio per lo zero. Quindi speri di ottenere un piccolo glitch positivo ogni zero zero. Far spegnere i LED abbastanza a lungo da consentire al transistor di spegnersi abbastanza da far funzionare il pullup, e poi avere tutto ciò che accade con un piccolo ritardo di fase sarà complicato.

In un caso ho dovuto fare questo, ho usato due optos in configurazione push-pull. I LED sono stati cablati schiena contro schiena, quindi ognuno era acceso per 1/2 ogni ciclo di linea. Le uscite erano cablate in modo che una tirasse in alto e l'altra in basso. L'output risultante era una bella onda quadra pulita con duty cycle del 50% e bordi molto vicini agli incroci zero.

In ogni caso, una volta che hai un segnale per zero zero, aggiungi semplicemente un ritardo variabile prima di accendere il triac. Il ritardo può variare da zero a quasi mezzo ciclo di linea. Maggiore è il ritardo, minore è la tensione media complessiva al motore. Se la frequenza di linea è 50 Hz, quindi un intero ciclo è 20 ms e un mezzo ciclo è 10 ms, quindi il periodo di ritardo variabile dovrebbe probabilmente essere limitato a 0-9 ms circa.

Dovrai sperimentare per determinare la tensione media che il motore vedrà in funzione del ritardo. È possibile calcolare questo se il carico fosse noto. Il tuo carico ha un componente induttivo imprevedibile, quindi il triac si spegne in qualche modo dopo il successivo passaggio di zero di tensione. Questo ritardo stesso varierà in funzione del ritardo di accensione e in funzione di ciò che il motore sta facendo. Se il ritardo di accensione è piccolo, l'induttore ottiene la maggior parte del ciclo di mezza linea per caricarsi, quindi ci vorrà un po 'per scaricarsi. Se il ritardo è stato lungo, l'induttore è stato caricato solo per un breve periodo a bassa tensione e quindi impiegherà solo un breve tempo per scaricarsi e raggiungere il livello di corrente zero in cui il triac si spegnerà.

Per basse tensioni apparenti del motore (ritardi di accensione prolungati), il ritardo di spegnimento non ha importanza poiché il triac si spegne prima di tentare di riaccenderlo alla fine del prossimo mezzo ciclo. Quando si accende l'azionamento del motore e quindi si riduce il ritardo di accensione, alla fine la corrente zero dell'induttore si verifica dopo il segnale di accensione per il mezzo ciclo successivo. Il triac sarà ora attivo per tutto il tempo, il che significa che il motore vede la tensione di linea completa. Un ritardo di accensione più breve non aumenta l'azionamento del motore. Tuttavia, hai ancora una gamma quasi completa di controllo sul motore, solo che non si distribuisce uniformemente su tutto il ciclo di linea. I piccoli ritardi di accensione sono gli stessi di quelli di accensione continua.

Si noti che ciò presuppone che il triac sia guidato in modo continuo dal ritardo di accensione fino alla fine del ciclo di mezza linea. Ciò garantisce che il triac sia attivo durante la fase di accensione di ciascun ciclo di semiretta, indipendentemente da ciò che la corrente sta facendo. Se non lo fai e invece guida il triac con un breve blip dopo il ritardo di accensione, allora accadranno due cose cattive. Innanzitutto, quando il motore è completamente acceso e l'attraversamento dello zero corrente dal semiciclo precedente si verifica dopo l'accensione per il successivo, il triac si spegne quindi a quell'attraversamento dello zero. In secondo luogo, il triac può spegnersi in presenza di brevi anomalie nella corrente, come può accadere con motori commutati meccanicamente.

È necessario rilevare l'attraversamento zero corrente anziché l'attraversamento di tensione.

Il modo più semplice per farlo è mettere un resistore di shunt in serie con il carico CA e misurare la caduta di tensione attraverso quel resistore. Questo ti dà una misura diretta del flusso corrente. Spesso sarà necessario amplificare questa tensione poiché si dovrebbe usare la resistenza di shunt più piccola possibile.

Da lì usa questa tensione per alimentare un comparatore o un dispositivo simile per innescare l'interruzione di attraversamento zero nel tuo uC.

Riceverai più incendi del comparatore quando la croce corrente si avvicina e passa zero, quindi di solito è necessario includere una sorta di funzionalità di finestre per gestire questo.

Suggerisco di usare una delle tre opzioni. Due (aeb) riguardano solo la conoscenza della tensione ZC. L'altra (c) comporta la conoscenza sia della tensione che della corrente di CARICO INDIVIDUALE [una volta che il motore ha raggiunto la "guida" e conduce ZC AC rilevabili.

Per ogni opzione: utilizzare un drive PWM ad alta frequenza per il gate del Triac con una polarità "dolce" (meglio non quadrante III - è preferibile un drive con gate in fase o negativo). Inoltre, le porte a tiristori non richiedono necessariamente un azionamento continuo, ma solo un frequente promemoria da condurre fino a quando non iniziano (ovvero, i flussi di corrente) durante una semionda.

Ogni opzione presuppone che sia stata calcolata la stessa tensione ZC per la velocità (tenendo presente che il controllo di fase dei motori a induzione è altamente inefficiente e non è disponibile molta riduzione della velocità con una coppia di carico ragionevole e lo stallo e il surriscaldamento del motore sono comuni nelle migliori circostanze ).

La sperimentazione è ovviamente il miglior determinante ma qualcosa come 43.2kHz (modifica: errore del fattore 2) -> 21,6 kHz pwm al 25% di servizio darebbe un impulso lungo di un quarto di grado per grado di fase 60Hz e questo può essere un potere -sempre ma ancora un driver di motore molto autorevole. Di seguito, la terminologia "tensione ZC" potrebbe essere sostituita con l'angolo di fase noto ogni mezz'onda per una data riduzione di velocità.

Opzione (a) gate drive pwm attiva dalla tensione ZC fino a poco oltre un angolo di fase ZC calcolato (o sopravvalutato o determinato sperimentalmente).

Opzione (b) pwm del gate gate attivo dalla tensione ZC fino alla prossima tensione ZC - non correre rischi.

Opzione (c) gate drive pwm attivo dalla tensione ZC fino a superare la corrente ZC osservata.

Personalmente ho usato l'opzione (a) con molto successo a tutta velocità. Ho fatto molto poco con velocità ridotta tramite controllo di fase. L'unica ragione per non usare semplicemente l'opzione (b) è

Quando voglio una velocità ridotta provo ad usare un motore DC (economico) o VFD (coppia).

Noterò che, al contrario, in un presente progetto di retrofit tenterò il controllo della velocità usando l'opzione (a) sopra e riferirò tutti i risultati positivi.