SCRを使用した電力制御

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SCR

SCRまたはシリコン制御整流器は3ピンのデバイスで、アノード、カソード、ゲートの3つの基本端子があります。ゲート端子は、アノード-カソード電圧を印加するための制御端子です。通常、シリコンはリーク電流が少ないために使用されます。カソードとアノードに印加される電圧の極性によって、デバイスが順方向バイアスか逆方向バイアスかが決まり、ゲート電圧によってSCRの導通が決まります。言い換えると、順方向バイアスがSCRに印加されると、適切な正のゲート電圧が印加された後、デバイスは導通を開始し、デバイスを流れる電流が保持電流より少なくなったときにのみオフになります。したがって、SCRはスイッチとして使用できます。

SCR発射:

GATE電圧の印加は発火として知られています。




SCR発火の種類:

一般に、発砲には2つのタイプがあります。

  • ゼロ電圧クロスオーバー発火: ゼロクロッシング制御モード(高速サイクリング、積分サイクル、バーストファイアとも呼ばれます)は、正弦波電圧の瞬時値がゼロの場合にのみSCRをオンにすることで動作します。
  • 位相角制御方法: 位相角が変化します。つまり、ゲートパルスの印加が特定の時間遅延し、導通が制御されます。

発火回路:

発射回路の特徴:

  • 発火回路は、適切な瞬間にサイリスタのトリガーパルスを生成する必要があります。
  • 点火回路とサイリスタの間には電気的絶縁が必要です。これは、パルス増幅器またはオプトアイソレータを使用して実現されます。

発火回路の種類:

  • R-発射回路:

R-発射回路



  • RC発射回路:

RC発射回路

  • UJT発射回路:

UJT発射回路

発射角度:

SCRがオンになっているときのサイクルの開始からの度数は 発射角度 。すべてのSCRは、上の特定のポイントで実施を開始します。 AC電源電圧 。特定のポイントは、発射角度として定義されます。サイクルの早い段階でSCRがオンにゲートされるほど、負荷に印加される電圧は大きくなります。

発射角度

ElwoodGillilanによるSCR制御整流器

発射角度制御:

点火角度制御は、SCRへの電力の供給を制御することにより、ファンモーターの速度の制御、電球の強度の制御などのアプリケーションで使用できます。発射角度の制御は、SCRへのゲートパルスの適用時間を変えることによって実現されます。 SCRのゲート端子への電圧は、リモート入力によって決定された特定の時間に印加できます。

基本的に、点火角度を制御することは、SCRがトリガーされるときのAC信号波形上のポイント、つまり、SCRゲートにDC電源電圧が与えられるときのAC信号波形に対応する時間を管理することを意味します。通常、SCRをトリガーするには、オプトアイソレータを使用します。電力制御が不要な単純な電力アプリケーション回路の場合、通常はゼロ交差検出器またはゼロ交差検出器を備えたオプトアイソレータを使用できます。これにより、SCRはAC波形のゼロ交差レベルでのみトリガーされます。電力制御アプリケーションを含む他のアプリケーションの場合、ゲートはパルスを使用してトリガーされ、それに応じて発射角度が変化して、SCRのスイッチングを制御し、それに応じてSCRの電力を制御します。


ゲート電流の印加を遅らせることによる発火角の変化またはSCRの伝導の変化は、2つの方法で行うことができます。

  • 位相シフトゲート制御 :導通が0〜180⁰遅れます。ゲート電圧の位相角は、アノード-カソード電圧に対して変化します。言い換えると、ゲート電圧はアノード電圧と位相がずれて印加されます。

通常、この目的には静電容量またはインダクタンスが使用されます。 LRの組み合わせでは、電流は電圧より遅れますが、RCの組み合わせでは、現在、電圧よりも進んでいます。抵抗器Rは、ゲート電圧がアノード電圧から遅れる位相角を変えるように変えられる。

移相器として使用されるさまざまな回路は次のとおりです。

デジタル制御の位相シフト

デジタル制御の位相シフト

位相シフト発振器

位相シフト発振器

  • パルストリガー: ゲート電圧は、ゲート端子にパルスを与えることによっても印加できます。パルスのデューティサイクルを変化させて、伝導を変化させることができます。

パルスは、UJTまたは555タイマーを使用して生成できます。

タイマー555を使用したパルス発生回路

タイマー555を使用したパルス発生回路

発射角度制御とその応用の実例

電力制御を実現するための連続SCRの発射角度制御を示すブロック図

電力制御を実現するための連続SCRの発射角度制御を示すブロック図

上記のブロック図は、達成するためのシステムを表しています 誘導電動機への電力制御 背中合わせのSCRに発射角度制御を使用します。

このシステムで発射角度制御がどのように達成されるかについて詳しく説明する前に、SCRの連続接続について簡単に見てみましょう。

これは、背中合わせのSCR接続を説明するビデオです。

背中合わせのSCR接続は、AC信号の両方の半サイクルで負荷にAC電力を供給するために使用されます。 2つのオプトアイソレータが各SCRに接続されています。 AC信号の前半サイクルでは、SCRの1つがオプトアイソレータを使用してトリガーされた後に導通し、電流が負荷を通過できるようにします。後半のサイクルでは、他のSCRと逆方向に接続された別のSCRが、別のオプトアイソレータを使用してトリガーされ、電流が負荷に流れるようにします。したがって、負荷は両方の半サイクルでAC電源を受け取ります。

このシステムでは、SCRは、LEDとトライアックの組み合わせを含むオプトアイソレータを使用してトリガーされます。 LEDにパルスが印加されると、発光してトライアックに当たって導通し、オプトアイソレータからSCRへの出力パルスが発生します。原理は、隣接するパルス間の周波数を変化させることにより、パルスの印加速度を制御することを含みます。マイクロコントローラは、それに接続された押しボタン入力に基づいてオプトアイソレータにパルスを提供するために使用されます。押しボタンが押された回数は、パルスの適用の遅延の量を決定します。たとえば、プッシュボタンを1回押すと、マイクロコントローラはパルスの適用を1ms遅らせます。したがって、SCRがトリガーされる角度はそれに応じて制御され、負荷へのAC電源の供給が制御されます。

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