使用溫控器控制電爐溫度時,溫控器的輸出有過零觸發、移相觸發、開關量輸出和電流輸出等形式供大家選擇。隻有确理解可控矽的過零觸發和移相觸發的含義、特點及觸發電路,才能正确選擇溫控器輸出方式及構建溫度控制系統。
可控矽(Silicon Controlled RecTIfier) 簡稱SCR,是一種大功率電器元件,也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優點。在自動控制系統中,可作為大功率驅動器件,實現用小功率控件控制大功率設備。它在交直流電機調速系統、調功系統及随動系統中得到了廣泛的應用。
晶閘管作為交流元器件的一種,有雙向和單相可控矽,由于雙向可控矽雙向性,因此在正負電源均可以導通,因此經常被用于交流調節負載電路當中,雙向可控矽一般的控制方式過零觸發以及移相觸發兩種。
1、什麼是晶閘管過零觸發?
過零觸發是指當加入觸發信号,晶閘管在交流負載電壓為零或接近為零時,晶閘管才導通;當斷開觸發信号,晶閘管要等到交流負載電壓為零或接近為零時,晶閘管才斷開。
如圖1所示,過零觸發就是在剛剛過箭頭處觸發,觸發信号起始點之後的幾乎整個半波是全導通的,如圖中陰影所示。過零觸發是在給定時間間隔内,改變晶閘管導通的周波數來實現電壓或功率的控制。
圖1 過零觸發波形示意圖
當過零觸發的通斷比太小時會出現低頻幹擾,通常隻适用于熱慣性較大的電熱負載。過零觸發是改變晶閘管導通的周波數,輸出波形仍然是正弦波。
交流電因為有正負半周,在正半周到負半周或者由負半周到正半周過程時候都要經過零點,在一定的時間内改變導通周波數來改變可控矽的輸出平均功率,實現調節負載功率效果,周波數是指交流電完成一次完整的變化,即一個正弦波形所經曆的時間叫一個周波。
這種類似于PWM信号調節電機輸出,在一定時間内導通次數越多平均輸出功率也就越大。如下圖是周波過零觸發所有信号輸出情況,25%輸出以及75%輸出波形
2、什麼是晶閘管移相觸發?
如果是在其他時間觸發,如圖2則為移相觸發。此次觸發的電源有效範圍是從觸發起到下次零點前的那一部分,即圖中A處半波的陰影範圍。
移相觸發是通過控制晶閘管的導通角來控制晶閘管的導通量,從而改變負載上所加的功率。其控制波動小,使輸出電流、電壓能平滑升降。
圖2 移相觸發波形示意圖
移相觸發的輸出波形被斬了一截,所以負載得到的是一種有缺角的正弦波;因此,移相觸發會引起電源波形畸變和高頻電磁幹擾。
移相觸發就是改變每周波導通的起始點位置或結束位置,從而調節其輸出功率或電壓,實際上是通過控制可控矽的導通角大小來控制可控矽的導通量。
例如下圖是100%功率輸出以及50%功率輸出波形,50%輸出電壓波形是個有缺陷的正弦波
3、過零觸發與移相觸發區别
1)兩種均能實現功率、電壓等輸出負載無級化調節;
2)過零觸發原理是改變可控矽導通的周波數,輸出波形仍然是正弦波,而移相觸發是控制可控矽的導通角來控制可控矽的導通量,輸出波形被斬了一截;
3)過零觸發特點是易出現低頻幹擾,由于工作是斷續的,因此很容易出現閃爍現象,不适用于像電動機等這類電流連續的場合;而移相觸發則波動很小、輸出電流、電壓相對平滑,,但是也存在一個問題,那就是由于電壓發生畸變,容易産生電磁波幹擾,在EMI方面有時候不容易過。
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