¿Cuándo debo disparar la compuerta TRIAC cuando controlo una carga inductiva (motor de CA)?

¿Cómo puedo saber cuándo se apaga el TRIAC?

Cuando el triac está activado, la tensión a través del triac se fija a una tensión cercana a cero. (La hoja de datos de su triac podría decir algo como el caso más desfavorable V_A1_A2_on es + - 1.5 V).

Muchos circuitos detectan cuando el voltaje (positivo o negativo) en el triac está por encima de aproximadamente +10 V o por debajo de aproximadamente -10 V, para indicar que el triac está definitivamente apagado. Vea la Figura 4 de AN307.

¿Ha considerado la posibilidad de detectar el voltaje a través del triac, como hacen todos los relés de estado sólido de cruce por cero, en lugar de detectar el voltaje de línea, lo que no hace ningún relé de estado sólido?

¿Cuándo debo disparar la compuerta TRIAC para obtener una velocidad de motor arbitraria (digamos la mitad de la velocidad normal)?

Para algunas cargas, la velocidad es aproximadamente proporcional al tiempo de activación del triac. Para estas cargas, encienda el triac 1/2 tiempo (apague el triac 1/2 tiempo) para obtener una velocidad cercana a la mitad de la velocidad máxima.

Más a menudo la carga aumenta a medida que el cuadrado de la velocidad (por ejemplo, al empujar un vehículo por el aire). Para estas cargas, encienda el triac 1/4 del tiempo (apague el triac 3/4 del tiempo) para obtener una velocidad cercana a la mitad de la velocidad máxima.

Casi siempre hay un mínimo de tiempo de encendido (máximo de tiempo de apagado) para que las cosas se muevan; nada menos que eso y algo de energía eléctrica entra, pero nada se mueve.

Como lo menciona Olin Lathrop, a menudo es adecuado medir experimentalmente la velocidad de salida en función del tiempo de encendido del triac algunas veces (quizás para 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, del total en -tiempo o tiempo de desconexión total), descubra qué configuración le da casi la mitad de la velocidad, y espero que se mantenga aproximadamente igual cuando se ejecuta un ciclo abierto.

Si es importante mantener una cierta velocidad en particular, es posible que desee ejecutar un ciclo cerrado. En otras palabras, agregue algún tipo de tacómetro para medir la velocidad real en todo momento y cierre el ciclo agregando algo para aumentar automáticamente. el tiempo de encendido (disminuir el tiempo de apagado) cuando la velocidad medida es demasiado baja, etc.

¿Cuándo debo disparar la puerta del TRIAC cuando controlo una carga inductiva?

Considere hacer las cosas de la manera recomendada por las hojas de datos y las notas de la aplicación proporcionadas por el fabricante, en este caso nota de la aplicación ST AN307:" Uso de triacs en cargas inductivas ".

Quizás el enfoque más simple es

• observe el voltaje a través del triac (entre los pines A1 y A2). Cuando ese voltaje sube por encima de +10 V o por debajo de -10 V, el triac está definitivamente apagado.
• Después de que notemos que el triac está definitivamente apagado, demore un tiempo desde 0 (máxima velocidad) hasta casi 10 ms (casi sin movimiento), luego jale la compuerta BAJA.
• Sigue tirando de la compuerta baja durante algún tiempo, hasta que el triac parezca que se enciende (hasta que el voltaje a través del triac sea pequeño). Luego, tire de la compuerta ALTA (establezca la tensión de la compuerta igual que la tensión del pin A1 del triac).
• Repetir.

Debe saber cuándo están los cruces de línea cero de CA. A diferencia de lo que otros dicen, usted está buscando los cruces por cero de voltaje al encender el triac. Esto debería ser obvio cuando se considera que el triac aún no está encendido y, por lo tanto, la corriente es cero.

Parece que estás intentando medir los cruces de cero de voltaje con el circuito inferior, pero es posible que tengas que hacer algunos experimentos para que funcione bien. Usted está contando con que el voltaje sea lo suficientemente bajo como para no encender los LED en cada cruce por cero, lo que luego apaga el transistor en cada cruce por cero. Por lo tanto, espera obtener una pequeña falla positiva en cada cruce por cero. Hacer que los LED permanezcan apagados el tiempo suficiente para que el transistor se apague lo suficiente para que funcione el pullup, y luego hacer que todo lo que ocurra con un poco de retardo de fase va a ser complicado.

En un caso tuve que hacer esto, usé dos optos en la configuración push-pull. Los LED se conectaron espalda con espalda, por lo que cada uno estaba encendido durante 1/2 ciclo de línea. Las salidas fueron cableadas de modo que una tiró alta y la otra baja. La salida resultante fue una onda cuadrada limpia y agradable con un ciclo de trabajo del 50% y los bordes muy cerca de los cruces por cero.

En cualquier caso, una vez que tenga una señal por cruce de cero, simplemente agregue un retardo variable antes de encender el triac. El retraso puede ser de cero a casi medio ciclo de línea. Cuanto mayor sea la demora, menor será el voltaje promedio general del motor. Si la frecuencia de la línea es de 50 Hz, entonces un ciclo completo es de 20 ms, y el medio ciclo es de 10 ms, por lo que el período de retardo variable probablemente debería limitarse a 0-9 ms o menos.

Tendrá que experimentar para determinar el voltaje promedio que verá el motor en función de la demora. Podrías calcular esto si la carga fuera conocida. Su carga tiene un componente inductivo impredecible, por lo que el triac realmente se apagará un poco después del siguiente cruce por cero de voltaje. Este retraso en sí mismo variará en función de su retraso de encendido y en función de lo que hace el motor. Si su retraso en el encendido es pequeño, entonces el inductor obtiene la mayor parte del ciclo de media línea para cargar, por lo que tardará un tiempo en descargarse. Si su retraso fue prolongado, entonces el inductor solo se cargó por un corto tiempo a bajo voltaje, y por lo tanto tomará solo un corto tiempo para descargar y alcanzar el nivel de corriente cero donde el triac se apagará.

Para voltajes de motor aparentes bajos (retrasos de encendido prolongados), el retraso de apagado no importa, ya que el triac se apaga antes de intentar encenderlo nuevamente cerca del final del próximo semiciclo. A medida que enciende el motor, y por lo tanto disminuye su retraso de encendido, eventualmente la corriente de cero del inductor se produce después de su señal de encendido para el próximo semiciclo. El triac ahora estará encendido todo el tiempo, lo que significa que el motor ve la tensión de línea completa. Un retardo de encendido más corto no aumentará el accionamiento del motor. Sin embargo, todavía tiene un rango de control casi completo sobre el motor, solo que no está distribuido uniformemente en todo el ciclo de la línea. Los pequeños retrasos de encendido son los mismos que los de encendido continuo.

Tenga en cuenta que esto supone que el triac se conduce continuamente desde su retraso de encendido hasta cerca del final del ciclo de media línea. Esto garantiza que el triac esté encendido durante la fase activa de cada ciclo de media línea, independientemente de lo que esté haciendo la corriente. Si no hace esto y, en cambio, maneja el triac con un parpadeo corto después del retraso de encendido, sucederán dos cosas malas. Primero, cuando el motor está lleno y el cruce de cero actual del semiciclo anterior ocurre después del encendido para el siguiente, el triac se apagará en ese cruce de cero. En segundo lugar, el triac se puede apagar cuando hay fallas breves en la corriente, como puede ocurrir con los motores conmutados mecánicamente.

Debe detectar el cruce por cero actual en lugar del cruce por cero por voltaje.

La forma más directa de hacer esto es poner una resistencia de derivación en serie con su carga de CA y medir la caída de voltaje en esa resistencia. Esto le da una medida directa de la corriente que fluye. A menudo, necesitará amplificar este voltaje, ya que debería utilizar la resistencia de derivación más pequeña posible.

Desde allí, utiliza este voltaje para alimentar un comparador o un dispositivo similar para activar la interrupción del cruce por cero en tu unidad de control de usuario.

Obtendrás varios disparos del comparador a medida que la cruz actual se acerca y pasa a cero, por lo que generalmente necesitas incluir algún tipo de funcionalidad de ventanas para manejar esto.

Sugiero usar una de las tres opciones. Dos (ayb) implican el conocimiento del voltaje ZC solamente. La otra (c) implica el conocimiento tanto del voltaje como de la corriente de CARGA INDIVIDUAL [una vez que el motor ha alcanzado 'steerageway' y conduce AC detectables] ZCs.

Para cada opción: use una unidad PWM de alta frecuencia para la puerta Triac en una polaridad "dulce" (lo mejor es no el cuadrante III: es más deseable la unidad de puerta negativa o de fase doble). Además, las puertas de los tiristores no requieren necesariamente un impulso continuo, solo un recordatorio frecuente para que se realicen hasta que comiencen (es decir, los flujos de corriente) durante una media onda.

Cada opción asume que se ha calculado prácticamente la misma tensión ZC para la velocidad (teniendo en cuenta que el control de fase de los motores de inducción es altamente ineficiente y no se dispone de mucha reducción de velocidad con un par de carga razonable y el bloqueo y sobrecalentamiento del motor son comunes en la mejor de las circunstancias).

La experimentación es, por supuesto, el mejor determinante, pero algo así como 43.2kHz (edición: error del factor de 2) - > 21.6kHz pwm al 25% de servicio daría un pulso de un cuarto de grado por grado de fase de 60Hz y esto puede ser un ahorro de energía y, sin embargo, un controlador de motor muy autorizado. A continuación, la terminología de "voltaje ZC" podría reemplazarse con su ángulo de fase conocido cada media onda para una reducción de velocidad dada.

Opción (a) pwm de unidad de compuerta activa desde el voltaje ZC hasta que haya pasado un ángulo de fase de ZC actual calculado (o sobreestimado o determinado experimentalmente).

Opción (b) unidad de compuerta pwm activa desde el voltaje ZC hasta casi el siguiente voltaje ZC: no se arriesgue.

Opción (c) pwm de unidad de compuerta activa desde el voltaje ZC hasta que acaba de pasar la corriente observada ZC.

Personalmente, he usado la opción (a) con mucho éxito a toda velocidad. He hecho muy poco con velocidad reducida a través del control de fase. La única razón para no usar simplemente la opción (b) es

Cuando quiero una velocidad reducida, trato de usar un motor de CC (barato) o VFD (torque).

Observaré que, por el contrario, en un proyecto de modernización actual, intentaré el control de la velocidad con la opción (a) de arriba e informaré cualquier hallazgo exitoso.