Проект представляет собой схему софт-старта (плавное стартование) для запуска индуктивных и резистивных нагрузок с работой на заданном уровне управления углом открытия. Особенности устройства:
- Управление выполняется через три пары тиристоров BTW 67 / 69, их ток 50 Ампер.
- Обнаружение фазы и значение напряжения.
- Дифференциальный усилитель и управление фазой с постоянным или увеличивающимся коэффициентом заполнения.
- Гальваническая развязка через оптопары.
Схема принципиальная 3-х фазного плавного запуска
Модуль БП, обнаружение фазы и измерение напряжения питания:
Силовой модуль:
Практическое исполнение
Вот собранный БП и 3 блока дифференциального усилителя:
А это силовой блок тиристоров:
Результаты тестирования
Далее приводятся осциллограммы ключевых точек.
1) Контроль каждого периода с большим заполнением импульсов наряду с фазным и межфазным напряжением для резистивной нагрузки:
2) Активация постоянных нагрузочных сопротивлений:
3) Управление для низкой скважности при индукционной нагрузки – входное напряжение плюс ток нагрузки и управляющие импульсы:
f) Форма выходного напряжения + ток нагрузки + скорость асинхронного двигателя и увеличение скорости:
По-сути это классическая система, так называемый фазовый драйвер переменного тока. Схема обнаруживает момент, когда синусоида напряжения проходит через временную ось на основе однофазного теста, обеспечиваемого дифференциальным усилителем с высоким входным сопротивлением на аналого-цифровом преобразователе.
Тиристор контролируется в диапазоне углов от нуля до Пи. Если хотим управлять половиной синусоидальной волны при 50%, то обнаруживаем пересечение нуля, затем ждем время, равное 0,25 T (угол 0,5 Пи). Для 50 Гц это будет t = 0,25 х 0,02 = 0,005 с.
Тиристор начинает проводить ток, когда он поляризован в правильном направлении, и соответствующий сигнал управления появляется на его затворе. Два встречно-параллельных тиристора позволяют контролировать сразу обе синусоиды полярности.
Тиристор отключается, когда ток в цепи исчезает, а в случае резистивных нагрузок это второй момент, когда синусоида U пересекает ноль. В случае нагрузок с компонентом L этот процесс является более сложным и происходит коммутация.
Что касается максимальной мощности, то представленная система будет работать до 50 А. Помните, что например асинхронный двигатель может давать пусковой ток Iп = 10 x Iн. Время прохождения зависит от начальных условий и с 10 А он может быть 100 А в течение 2-4 секунд.
Два оптрона используются для увеличения напряжения пробоя. Тут имеется уровень 600 В, и теоретически, компоненты должны быть выбраны под U = 1200 В, чтобы выдержать запас перенапряжения. Дополнительной защитой являются варисторы Vr 13/14 на 510 В.
Кабели, используемые для подключения силовой цепи, имеют длину 4 мм2, поэтому теоретически можно постоянно (долговременно) нагружать около 40 Ампер.
Почему тут именно тиристоры? Они имеют преимущество перед симисторами в том, что они у них лучшие параметры крутизны блокировки тока и увеличения тока проводимости. Тиристоры особенно хорошо работают в резистивных однофазных цепях.
