Sebagian besar peralatan listrik yang digunakan di rumah membutuhkan daya AC untuk pengoperasiannya. Daya AC atau AC ini diberikan ke peralatan melalui operasi switching dari beberapa sakelar elektronik daya. Untuk kelancaran beban, perlu untuk mengontrol Daya AC diterapkan ke mereka. Ini dicapai pada gilirannya dengan mengendalikan operasi switching dari sakelar elektronik daya, seperti SCR.
Dua Metode untuk Mengontrol Operasi Pengalihan SCR
- Metode Pengendalian Fase : Ini mengacu pada pengontrolan switching SCR dengan referensi ke fase sinyal AC. Biasanya, file Thyristor dipicu pada 180 derajat dari awal sinyal AC. Atau dengan kata lain di persimpangan nol dari bentuk gelombang sinyal AC, pulsa pemicu diterapkan ke terminal gerbang thyristor. Dalam kasus pengendalian daya AC ke SCR, penerapan pulsa ini ditunda dengan meningkatkan waktu antara pulsa dan ini disebut kontrol dengan penundaan sudut tembak. Namun sirkuit ini menyebabkan harmonik tingkat tinggi dan menghasilkan RFI frekuensi radio dan arus masuk yang besar dan pada tingkat daya yang lebih besar, diperlukan lebih banyak filter untuk mengurangi RFI.
- Peralihan siklus integral: Kontrol siklus integral adalah metode lain yang digunakan untuk konversi langsung AC ke AC yang dikenal sebagai peralihan nol atau pemilihan siklus. Pemicuan siklus integral berkaitan dengan rangkaian sakelar arus bolak-balik dan khususnya untuk rangkaian sakelar bolak-balik tegangan nol siklus integral. Ketika sakelar tegangan nol digunakan untuk mengalihkan faktor daya rendah (beban induktif) seperti motor atau transformator daya menyebabkan panas berlebih pada transformator daya pada saluran utilitas. Oleh karena itu kejenuhan arus beban adalah arus masuk yang terlalu tinggi. Pendekatan lain untuk peralihan tegangan nol siklus integral melibatkan penggunaan pengaturan yang relatif kompleks dari elemen penyimpanan bi-stable dan rangkaian logika yang pada dasarnya menghitung jumlah setengah siklus arus beban. Peralihan siklus integral terdiri dari menyalakan suplai ke beban untuk sejumlah siklus bilangan bulat dan kemudian mematikan suplai untuk sejumlah siklus integral selanjutnya. Karena tegangan nol dan sakelar arus nol dari thyristor, harmonisa yang dihasilkan akan berkurang. Menggunakan tegangan halus switching siklus integral tidak mungkin dan frekuensi variabel. Peralihan siklus integral dengan pemicu bust dari thyristor sebagai metode untuk menghapus seluruh siklus, siklus, atau bagian dari siklus sinyal AC, adalah metode yang terkenal dan lama untuk mengontrol daya AC, terutama di seluruh beban pemanas AC. Namun, konsep pencapaian siklus mencuri bentuk gelombang tegangan dengan menggunakan mikrokontroler bisa sangat tepat sesuai dengan program yang ditulis dalam bahasa Assembly / C. Sehingga rata-rata waktu tegangan atau yang saat ini dialami pada beban secara proporsional lebih kecil dibandingkan jika seluruh sinyal akan dihubungkan ke beban.
Salah satu efek samping dari penggunaan skema ini adalah ketidakseimbangan dalam arus input atau bentuk gelombang tegangan saat siklus dinyalakan dan dimatikan melintasi beban sehingga cocok untuk beban tertentu dibandingkan metode kontrol sudut tembak untuk meminimalkan THD.
Sebelum membahas contoh untuk setiap jenis kontrol, mari kita bahas sedikit tentang deteksi zero-crossing.
Deteksi Zero-Crossing atau Zero Voltage Crossing
Yang dimaksud dengan Zero Voltage Crossing adalah titik pada bentuk gelombang sinyal AC di mana sinyal tersebut melintasi referensi nol dari bentuk gelombang atau dengan kata lain di mana bentuk gelombang sinyal tersebut berpotongan dengan sumbu x. Ini digunakan untuk mengukur frekuensi atau periode sinyal periodik. Ini juga dapat digunakan untuk menghasilkan pulsa tersinkronisasi yang dapat digunakan untuk memicu terminal gerbang dari Silicon Controlled Rectifier untuk membuatnya berjalan pada sudut tembak 180 derajat.
Gelombang sinus secara alami memiliki simpul di mana tegangan melintasi titik nol, membalikkan arah dan menyelesaikan gelombang sinus.
Dengan mengalihkan beban AC pada titik tegangan nol, kami hampir menghilangkan kerugian dan tegangan yang diinduksi tegangan.
Zero Cross Sensing atau Zero Voltage Sensing ZVS atau ZVR Circuit
Biasanya, OPAMP yang digunakan dalam deteksi zero-crossing bekerja sebagai pembanding yang membandingkan sinyal DC yang berdenyut (diperoleh dengan memperbaiki sinyal AC), dengan tegangan DC referensi (diperoleh dengan menyaring sinyal DC yang berdenyut). Sinyal referensi diberikan ke terminal noninverting sedangkan tegangan pulsating diberikan ke terminal inverting.
Dalam kasus tegangan DC yang berdenyut lebih rendah dari sinyal referensi, sinyal logika tinggi dikembangkan pada keluaran komparator. Jadi untuk setiap titik persimpangan nol dari sinyal AC, pulsa dihasilkan dari output Detektor Penyeberangan Nol.
Video tentang Detektor Zero Crossing
Kontrol Siklus Pengalihan Integral (ISCC):
Untuk menghilangkan kerugian dari switching siklus integral dan kontrol fase switching kontrol siklus switching integral digunakan untuk mengontrol beban pemanasan. Sirkuit ISCC memiliki 3 bagian. Yang pertama terdiri dari catu daya untuk menggerakkan semua amplifier internal dan memberi makan energi gerbang ke perangkat semikonduktor daya. Bagian kedua terdiri dari deteksi tegangan nol dengan merasakan contoh tegangan suplai nol dan memberikan penundaan fase. Pada bagian ketiga, diperlukan tahap penguat yang memperbesar sinyal kontrol untuk menyediakan drive yang diperlukan untuk menghidupkan sakelar daya. Rangkaian ISCC terdiri dari rangkaian Firing & Power Amplifier (FCPA) dan power supply untuk mengontrol beban.
FCPA terdiri dari driver gerbang untuk thyristor dan TRIAC digunakan sebagai perangkat daya dalam desain yang diusulkan. Triac dapat menghantarkan arus ke salah satu arah ketika dihidupkan dan sebelumnya disebut thyristor triode dua arah atau thyristor triode bilateral. Triac adalah sakelar yang nyaman untuk rangkaian AC yang memungkinkan kontrol aliran daya besar dengan arus kontrol skala milliamp.
Penerapan Integral Cycle Switching - Industrial Power Control dengan Integral Switching
Metode ini dapat digunakan untuk mengontrol daya AC, terutama lintas beban linier seperti pemanas yang digunakan dalam tungku listrik. Dalam hal ini, mikrokontroler mengirimkan output berdasarkan interupsi yang diterima sebagai referensi untuk generasi pulsa pemicu.
Dengan menggunakan pulsa pemicu ini kita dapat menggerakkan optoisolator untuk memicu Triac untuk mencapai kontrol siklus integral sesuai sakelar yang dihubungkan dengan mikrokontroler. Sebagai pengganti motor, sebuah lampu listrik disediakan untuk mengamati fungsinya.
Diagram Blok Kontrol Daya dengan Pengalihan Siklus Integral
Di sini detektor zero-crossing digunakan untuk memberikan pulsa pemicu ke pulsa gerbang Thyristor. Penerapan pulsa ini dikontrol melalui Mikrokontroler dan optocoupler. Mikrokontroler diprogram untuk menerapkan pulsa ke optocoupler untuk jangka waktu tertentu dan kemudian menghentikan penerapan pulsa untuk waktu tetap lainnya. Hal ini menghasilkan penghapusan lengkap dari beberapa siklus bentuk gelombang sinyal AC yang diterapkan pada beban. Optoisolator yang sesuai menggerakkan thyristor berdasarkan input dari mikrokontroler. Dengan demikian daya AC yang diberikan ke lampu dapat dikontrol.
Aplikasi Pengalihan Terkontrol Fase - Kontrol Daya AC yang Dapat Diprogram
Diagram Blok Kontrol Daya dengan Metode Kontrol Fase
Cara ini digunakan untuk mengontrol intensitas lampu dengan cara mengontrol daya AC ke lampu. Ini dilakukan dengan menunda penerapan pulsa pemicu ke TRIAC atau menggunakan metode penundaan sudut tembak. Detektor persimpangan nol memasok pulsa di setiap persimpangan nol dari bentuk gelombang AC yang diterapkan ke Mikrokontroler. Awalnya, Mikrokontroler memberikan pulsa ini ke optoisolator yang memicu thyristor tanpa penundaan dan dengan demikian lampu menyala dengan intensitas penuh. Sekarang menggunakan keypad yang dihubungkan dengan Mikrokontroler, intensitas yang diperlukan dalam persentase diterapkan ke Mikrokontroler dan diprogram untuk menunda penerapan pulsa ke optocoupler. Dengan demikian pemicuan thyristor tertunda dan intensitas lampu dikontrol.
