大多數(shù)家庭使用的電器都需要交流電源才能運行。這種交流電或交流電通過一些電力電子開關(guān)的開關(guān)操作提供給電器。為了負載的平穩(wěn)運行，有必要控制施加到它們的交流電源。這又通過控制電力電子開關(guān)（如 SCR）的開關(guān)操作來實現(xiàn)。

控制可控硅開關(guān)動作的兩種方法

• 相位控制方法：這是指參考交流信號的相位來控制 SCR 的開關(guān)。通常，晶閘管在 AC 信號開始的 180 度處被觸發(fā)?；蛘邠Q句話說，在交流信號波形的過零處，觸發(fā)脈沖被施加到晶閘管的柵極端子。在控制 SCR 的交流電源的情況下，通過增加脈沖之間的時間來延遲這些脈沖的應(yīng)用，這稱為觸發(fā)角延遲控制。然而，這些電路會產(chǎn)生高次諧波并產(chǎn)生射頻 RFI 和較大的浪涌電流，并且在較大的功率水平下，需要更多的濾波器來降低 RFI。

• 積分循環(huán)切換：積分循環(huán)控制是另一種用于將 AC 直接轉(zhuǎn)換為 AC 的方法，稱為零開關(guān)或循環(huán)選擇。積分周期觸發(fā)涉及交流開關(guān)電路，尤其涉及積分周期零電壓交流開關(guān)電路。當零電壓開關(guān)用于切換低功率因數(shù)（電感負載）（如電機或電源變壓器）時，會導(dǎo)致公用線路上的電源變壓器過熱。因此負載電流的飽和是過高的浪涌電流。積分周期零電壓開關(guān)的另一種方法涉及使用雙穩(wěn)態(tài)存儲元件和邏輯電路的相對復(fù)雜的布置，其有效地計算負載電流的半周期數(shù)。積分周期切換包括接通電源以加載整數(shù)個周期，然后關(guān)閉電源再進行多個積分周期。由于晶閘管的零電壓和零電流開關(guān)，產(chǎn)生的諧波將減少。使用積分循環(huán)切換平滑電壓是不可能的，而且頻率是可變的。通過晶閘管的短路觸發(fā)進行整體循環(huán)切換作為一種方法來消除交流信號的整個循環(huán)、循環(huán)或部分循環(huán)，是一種眾所周知的控制交流電源的古老方法，尤其是在交流加熱器負載上。然而，利用單片機實現(xiàn)電壓波形竊周期的概念，按照匯編/C語言編寫的程序可以非常精確。

使用此方案的一個副作用是輸入電流或電壓波形的不平衡，因為周期在負載上打開和關(guān)閉，因此它們適用于特定負載，而不是觸發(fā)角控制方法來最小化 THD。

在進入每種控制類型的示例之前，讓我們簡要介紹一下過零檢測。

過零檢測或過零電壓

術(shù)語零電壓交叉是指交流信號波形上信號與波形的零參考點相交的點，或者換句話說，信號波形與 x 軸相交的地方。它用于測量周期信號的頻率或周期。它還可用于產(chǎn)生同步脈沖，用于觸發(fā)可控硅的柵極端子，使其以180度觸發(fā)角導(dǎo)通。

本質(zhì)上，正弦波具有電壓越過零點、反轉(zhuǎn)方向并完成正弦波的節(jié)點。

通過在零電壓點切換交流負載，我們實際上消除了電壓引起的損耗和壓力。

過零檢測或零電壓檢測 ZVS 或 ZVR 電路

通常，用于過零檢測的運算放大器用作比較器，比較脈動直流信號（通過整流交流信號獲得）和參考直流電壓（通過過濾脈動直流信號獲得）。參考信號提供給同相端，而脈動電壓提供給反相端。

如果脈動直流電壓小于參考信號，則在比較器的輸出端產(chǎn)生邏輯高信號。因此，對于交流信號的每個過零點，過零檢測器的輸出都會生成脈沖。

積分開關(guān)周期控制 (ISCC)：

為了消除積分循環(huán)切換和相位控制切換的缺點，積分切換循環(huán)控制被用于加熱負載的控制。ISCC 電路有 3 個部分。第一個包含一個電源，用于驅(qū)動所有內(nèi)部放大器并將柵極能量饋送到功率半導(dǎo)體器件。第二部分包括通過感測零電源電壓實例的零電壓檢測并提供相位延遲。在第三部分中，需要一個放大級來放大控制信號以提供打開電源開關(guān)所需的驅(qū)動。ISCC電路由Firing circuit & Power Amplifier (FCPA) 和控制負載的電源組成。

FCPA 由晶閘管的柵極驅(qū)動器組成，TRIAC 在建議的設(shè)計中用作功率器件。雙向晶閘管導(dǎo)通時可在任一方向傳導(dǎo)電流，故稱雙向晶閘管或雙邊晶閘管。三端雙向可控硅開關(guān)是一種方便的交流電路開關(guān)，它允許使用毫安級控制電流來控制大功率流。

積分循環(huán)開關(guān)的應(yīng)用——積分開關(guān)的工業(yè)電源控制

這種方法可用于控制交流電源，尤其是跨線性負載，例如電爐中使用的加熱器。在這種情況下，微控制器根據(jù)接收到的中斷提供輸出，作為生成觸發(fā)脈沖的參考。

使用這些觸發(fā)脈沖，我們可以驅(qū)動光隔離器來觸發(fā) Triac，以根據(jù)與微控制器接口的開關(guān)實現(xiàn)積分周期控制。代替電機提供電燈用于觀察其功能。

這里使用過零檢測器為晶閘管的柵極脈沖提供觸發(fā)脈沖。這些脈沖的應(yīng)用是通過微控制器和光隔離器控制的。微控制器被編程為將脈沖施加到光隔離器一段固定的時間，然后停止施加脈沖另一段固定的時間。這導(dǎo)致完全消除了施加到負載的交流信號波形的幾個周期。光隔離器相應(yīng)地根據(jù)來自微控制器的輸入驅(qū)動晶閘管。因此，控制提供給燈的交流電源。

相控開關(guān)的應(yīng)用——可編程交流電源控制

該方法用于通過控制燈的交流電源來控制燈的強度。這是通過延遲將觸發(fā)脈沖施加到 TRIAC 或使用觸發(fā)角延遲方法來完成的。過零檢測器在應(yīng)用于微控制器的交流波形的每個過零處提供脈沖。最初，微控制器將這些脈沖提供給光隔離器，光隔離器相應(yīng)地立即觸發(fā)晶閘管，從而使燈以全強度發(fā)光?，F(xiàn)在使用與微控制器接口的鍵盤，將所需的百分比強度應(yīng)用到微控制器，并對其進行編程以相應(yīng)地延遲對光隔離器的脈沖應(yīng)用。因此晶閘管的觸發(fā)被延遲并且因此燈的強度被控制。

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