Quand dois-je déclencher la grille du TRIAC lors du contrôle d'une charge inductive (moteur AC)?

J'utilise une combinaison opto-triac + TRIAC pour contrôler un moteur 230V AC avec un microcontrôleur. Pour détecter le passage par zéro de la tension, j'utilise un autre optocoupleur.

Je sais que le moteur à courant alternatif est une charge inductive, donc le passage par zéro de la tension précède le passage par zéro du courant. Mon circuit détecte le passage à zéro de la tension, mais le TRIAC s'éteint lorsque le courant est nul. Quand dois-je tirer la porte du TRIAC pour obtenir une vitesse de moteur arbitraire (disons la moitié de la vitesse normale)? Comment savoir quand le TRIAC s'éteint?

Comment savoir quand le TRIAC s'éteint?

Lorsque le triac est activé, la tension aux bornes du triac est fixée à une tension proche de zéro. (La fiche technique de votre triac pourrait indiquer quelque chose comme le pire des cas V_A1_A2_on est + - 1,5 V).

De nombreux circuits détectent lorsque la tension (positive ou négative) aux bornes du triac est supérieure à environ +10 V ou inférieure à environ -10 V, pour indiquer que le triac est définitivement hors tension. Voir la figure 4 de l'AN307.

Avez-vous envisagé de détecter la tension aux bornes du triac, comme le font tous les relais statiques à passage par zéro, plutôt que de détecter la tension de ligne, ce qu'aucun relais statique ne fait?

Quand dois-je tirer la porte du TRIAC pour obtenir une vitesse de moteur arbitraire (disons la moitié de la vitesse normale)?

Pour quelques charges, la vitesse est à peu près proportionnelle au temps d'activation du triac. Pour ces charges, allumez le triac 1/2 fois (éteignez le triac 1/2 fois) pour obtenir une vitesse proche de la moitié de la vitesse maximale.

Plus souvent, la charge augmente à mesure que le carré de la vitesse (par exemple, lorsque vous poussez un véhicule dans les airs). Pour ces charges, allumez le triac 1/4 du temps (éteignez le triac 3/4 du temps) pour obtenir une vitesse proche de la moitié de la vitesse maximale.

Presque toujours, il y a un temps d'activation minimum (temps d'arrêt maximum) juste pour faire bouger les choses; rien de moins que cela et une partie de l'énergie électrique entre, mais rien ne bouge.

Comme Olin Lathrop le mentionne, il est souvent suffisant de mesurer expérimentalement la vitesse de sortie par rapport au triac à temps plusieurs fois (peut-être pour 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, du plein temps ou temps plein), déterminez quel paramètre donne près de la demi-vitesse et espérez qu'il restera à peu près le même lorsque vous exécutez en boucle ouverte.

Si le maintien précis d'une certaine vitesse est important, vous voudrez peut-être exécuter en boucle fermée - en d'autres termes, ajoutez une sorte de tachymètre pour mesurer la vitesse réelle à tout moment, et fermez la boucle en ajoutant quelque chose pour augmenter automatiquement la temps (diminuer le temps d'arrêt) lorsque la vitesse mesurée est trop faible, etc.

Quand dois-je déclencher la porte du TRIAC lors du contrôle d'une charge inductive?

Veuillez envisager de procéder de la manière recommandée par les fiches techniques et les notes d'application fournies par le fabricant, dans ce cas la note d'application ST AN307: "Utilisation de triacs sur charges inductives" .

L'approche la plus simple est peut-être

• surveillez la tension aux bornes du triac (entre les broches A1 et A2). Lorsque cette tension dépasse +10 V ou inférieure à -10 V, le triac est définitivement désactivé.
• Après avoir senti que le triac est définitivement éteint, retardez un certain temps de 0 (pleine vitesse) à près de 10 ms (presque immobile), puis tirez la porte LOW.
• Continuez à tirer la grille vers le bas pendant un certain temps, jusqu'à ce que le triac semble s'allumer (jusqu'à ce que la tension aux bornes du triac soit faible). Tirez ensuite le portail HAUT (réglez la tension du portail de la même manière que la tension de la broche du triac A1).
• Répéter.

Vous devez savoir quand se trouvent les passages à zéro de la ligne CA. Contrairement à ce que disent les autres, vous recherchez les passages à zéro de tension lorsque vous allumez le triac. Cela devrait être évident si l'on considère que le triac n'est pas encore activé et que le courant est donc nul.

Vous semblez essayer de mesurer les passages à zéro de tension avec le circuit inférieur, mais vous devrez peut-être faire des expériences pour le faire fonctionner correctement. Vous comptez sur une tension suffisamment basse pour ne pas allumer les LED à chaque passage à zéro, ce qui désactive le transistor à chaque passage à zéro. Vous espérez donc obtenir un petit pépin positif à chaque passage à zéro. Faire en sorte que les LED soient éteintes suffisamment longtemps pour que le transistor s'éteigne suffisamment pour que le pullup fonctionne, puis que tout cela se produise avec un petit retard de phase sera difficile.

Dans un cas, j'ai dû le faire, j'ai utilisé deux optos en configuration push-pull. Les LED étaient câblées dos à dos, donc chacune était allumée pendant 1/2 cycle de ligne. Les sorties ont été câblées de telle sorte que l'une tirait haut et l'autre bas. La sortie résultante était une belle onde carrée propre avec un rapport cyclique de 50% et les bords très proches des passages à zéro.

Dans tous les cas, une fois que vous avez un signal par passage à zéro, vous ajoutez simplement un délai variable avant de mettre le triac sous tension. Le retard peut aller de zéro à près d'un demi-cycle de ligne. Plus le délai est long, plus la tension moyenne globale du moteur est faible. Si la fréquence de la ligne est de 50 Hz, alors un cycle entier est de 20 ms et un demi-cycle de 10 ms, donc la période de retard variable devrait probablement être limitée à 0-9 ms environ.

Vous devrez expérimenter pour déterminer la tension moyenne que le moteur verra en fonction du retard. Vous pourriez calculer cela si la charge était connue. Votre charge a une composante inductive imprévisible, donc le triac s'éteindra quelque peu après le prochain passage à zéro de tension. Ce délai variera lui-même en fonction de votre délai d'activation et en fonction de ce que fait le moteur. Si votre délai d'activation est faible, l'inductance obtient la majeure partie du cycle de demi-ligne à charger, il faudra donc un certain temps pour décharger. Si votre retard était long, alors l'inductance n'a été chargée que pendant une courte période à basse tension, et ne prendra donc que peu de temps pour se décharger et atteindre le niveau de courant zéro où le triac s'éteindra.

Pour les faibles tensions apparentes du moteur (longs délais de mise sous tension), le délai de mise hors tension n'a pas d'importance car le triac s'éteint avant de tenter de le rallumer vers la fin du demi-cycle suivant. Au fur et à mesure que vous allumez l'entraînement du moteur et diminuez donc votre délai de mise en marche, le courant zéro de l'inductance se produit finalement après votre signal de mise en marche pour le demi-cycle suivant. Le triac sera désormais allumé en permanence, ce qui signifie que votre moteur voit la tension de ligne complète. Un délai d'activation plus court n'augmentera pas l'entraînement du moteur. Cependant, vous avez toujours une gamme presque complète de contrôle sur le moteur, juste qu'il n'est pas réparti uniformément sur tout le cycle de la ligne. Les petits délais d'activation sont les mêmes que ceux activés en continu.

Notez que cela suppose que le triac est conduit en continu depuis votre délai d'activation jusqu'à la fin du cycle de demi-ligne. Cela garantit que le triac est allumé pendant la phase de marche de chaque demi-cycle de ligne, indépendamment de ce que fait le courant. Si vous ne faites pas cela et que vous conduisez à la place le triac avec un bref blip après le délai d'activation, alors deux mauvaises choses se produiront. Premièrement, lorsque le moteur est allumé à fond et que le passage à zéro actuel du demi-cycle précédent se produit après la mise sous tension du suivant, le triac s'éteint ensuite à ce passage à zéro. Deuxièmement, le triac peut s'éteindre lorsqu'il y a de courts pics dans le courant, comme cela peut arriver avec des moteurs à commutation mécanique.

Vous devez détecter le passage par zéro actuel plutôt que le passage par zéro de tension.

La façon la plus simple de le faire est de mettre une résistance de shunt en série avec votre charge CA et de mesurer la chute de tension à travers cette résistance. Cela vous donne une mesure directe du courant circulant. Souvent, vous devrez amplifier cette tension car vous devez utiliser la plus petite résistance de shunt possible.

À partir de là, utilisez cette tension pour alimenter un comparateur ou un appareil similaire pour déclencher l'interruption du passage à zéro dans votre uC.

Vous obtiendrez plusieurs incendies du comparateur lorsque la croix actuelle approche et passe à zéro, vous devez donc généralement inclure une sorte de fonctionnalité de fenêtrage pour gérer cela.

Je suggère d'utiliser l'une des trois options. Deux (a et b) impliquent la connaissance de la tension ZC uniquement. L'autre (c) implique la connaissance à la fois de la tension et du courant de CHARGE INDIVIDUELLE [une fois que le moteur a atteint la "voie de guidage" et conduit des ZC AC détectables.

Pour chaque option: utilisez un variateur PWM haute fréquence pour la porte Triac dans une polarité `` douce '' (mieux vaut pas le quadrant III - un pilotage de grille cophasé ou négatif est le plus souhaitable). De plus, les grilles de thyristor ne nécessitent pas nécessairement un entraînement continu, juste un rappel fréquent à conduire jusqu'à ce qu'elles commencent (c.-à-d. Les courants circulent) pendant une demi-onde.

Chaque option suppose à peu près la même tension que ZC a été calculée pour la vitesse (en gardant à l'esprit que le contrôle de phase des moteurs à induction est très inefficace et qu'il n'y a pas beaucoup de réduction de vitesse disponible avec un couple de charge raisonnable et que le calage et la surchauffe du moteur sont courants dans le meilleur des cas) ).

L'expérimentation est bien sûr le meilleur déterminant, mais quelque chose comme 43,2 kHz (modification: erreur de facteur de 2) -> 21,6 kHz pwm à 25% de service donnerait une impulsion longue d'un quart de degré par degré de phase à 60 Hz et cela peut être une puissance -saver et pourtant un conducteur de moteur très faisant autorité. Ci-dessous, la terminologie «tension ZC» pourrait être remplacée par votre angle de phase connu à chaque demi-onde pour une réduction de vitesse donnée.

Option (a) commande de grille pwm active à partir de la tension ZC jusqu'à ce qu'elle dépasse un angle de phase ZC actuel calculé (ou surestimé ou déterminé expérimentalement).

Option (b) commande de grille pwm active depuis la tension ZC jusqu'à presque la tension ZC suivante - ne prenez aucune chance.

Option (c) commande de grille pwm active à partir de la tension ZC jusqu'à ce qu'elle dépasse le courant ZC observé.

Personnellement, j'ai utilisé l'option (a) avec beaucoup de succès à pleine vitesse. J'ai fait très peu avec une vitesse réduite via le contrôle de phase. La seule raison de ne pas simplement utiliser l'option (b) est

Quand je veux une vitesse réduite, j'essaie d'utiliser un moteur DC (pas cher) ou VFD (couple).

Je noterai qu'en revanche, dans un projet de modernisation actuel, je vais essayer de contrôler la vitesse en utilisant l'option (a) ci-dessus et je signalerai toutes les conclusions réussies.