Фазовый контроллер - Phase-fired controller - Wikipedia

Выпрямленное напряжение, регулируемое фазовым управлением

Фазовое управление (PFC), также называемый фазовой отсечкой или «контролем фазового угла», представляет собой метод ограничения мощности, применяемый к AC напряжения. Он работает, модулируя тиристор, SCR, симистор, тиратрон, или другие подобные закрытые диод -подобные устройства в и из проводимости на заданной фазе приложенной формы волны.

Обзор

Фазовый контроль (PFC) часто используется для контроля количества Напряжение, Текущий или же мощность который источник питания питает свою нагрузку. Это делается для создания среднего значения на выходе. Если источник питания имеет выход постоянного тока, его временная развертка не имеет значения при принятии решения о включении или выключении источника питания, поскольку значение, которое будет импульсным включаться и выключаться, является непрерывным.

PFC отличается от Широтно-импульсная модуляция (PWM) в том смысле, что он адресует источники питания, выводящие модулированный сигнал, например синусоидальный AC сигнал, который выводит национальная сеть. Здесь становится важным, чтобы источник питания включался и выключался в правильном положении в цикле модуляции для достижения известного значения; например, контроллер может включиться на пике формы волны или в ее основании, если временная развертка цикла не принималась во внимание.

Фазовые контроллеры получили свое название от того факта, что они запускают импульс выхода в определенной фазе цикла модуляции входа. По сути, PFC - это контроллер, который может синхронизироваться с модуляцией, присутствующей на входе.

В большинстве контроллеров с фазным возбуждением в качестве элементов управления используются тиристоры или другие твердотельные переключающие устройства. Контроллеры на основе тиристоров могут использовать тиристоры выключения затвора (GTO), позволяя контроллеру не только решать, когда включать выход, но и когда его выключать, вместо того, чтобы ждать, пока сигнал вернется к нулю.

Снижение выпуска за счет раскряжевки

Фазовый контроллер, как топология понижающего импульсный источник питания, может обеспечить только выходной максимум, равный тому, который присутствует на его входе, за вычетом любых потерь, происходящих в самих элементах управления. При условии, что модуляция во время каждого цикла является предсказуемой или повторяющейся, как это происходит в сети переменного тока национальной сети, чтобы получить выходную мощность ниже ее входа, управление с фазным возбуждением просто отключается для заданного фазового угла цикла модуляции входа. При запуске устройства в режим проводимости при фазовом угле более 0 градусов, точке после начала цикла модуляции, на выходе присутствует часть общей энергии в пределах каждого цикла.

«Повышение» за счет снижения номинальных характеристик

Чтобы достичь эффекта «наддува», необходимо снизить номинальные характеристики конструкции корректора коэффициента мощности, чтобы максимум, присутствующий на входе, превышал номинальные требования к выходу. Когда питание включается впервые или работает в номинальных условиях, контроллер будет постоянно выдавать менее 100% входного сигнала. Когда требуется усиление, контроллер выдает процент, близкий к 100% от максимального доступного входного сигнала.

Снижение номинальных характеристик контроллеров с фазным питанием от сети важно, поскольку они часто используются для управления резистивный нагрузки, такие как нагревательные элементы. Со временем сопротивление нагревательных элементов может увеличиваться. Чтобы учесть это, система управления с фазным зажиганием должна обеспечивать некоторую степень дополнительного напряжения, чтобы пропускать тот же ток нагрева через элемент. Единственный способ добиться этого - целенаправленно спроектировать источник питания так, чтобы он требовал менее 100% цикла модуляции входа, когда элементы впервые устанавливаются на место, постепенно открывая источник питания до достижения 100% цикла модуляции входа по мере старения элементов. .

Приложения

Чаще всего они используются в диммерных переключателях для управления домашним освещением.

Ранее для промышленного применения использовались чрезвычайно дорогие и тяжелые многопроходные трансформаторы были использованы в качестве источников питания для таких элементов, с соответствующим отводом обмотки, подключенным к элементу для получения желаемой температуры. Это ограничило разрешение температуры до количества доступных комбинаций ответвлений. Они часто находят применение в контроллерах, предназначенных для такого оборудования, как электрические печи и печи.

В современном, как правило, высокомощном оборудовании трансформатор заменяется фазовыми контроллерами, подключающими нагрузку непосредственно к сети, что приводит к значительно более дешевой и легкой системе. Однако этот метод обычно ограничивается использованием в оборудовании, без которого было бы нереально. Это связано с тем, что удаление сетевого трансформатора означает, что нагрузка электрически соединена с входом. Для промышленных печей и печей входом часто является сеть переменного тока национальной сети, которая электрически связана с землей. Когда выход контроллера связан с землей, пользователю нужно только контактировать с землей и одной из выходных клемм, чтобы избежать поражения электрическим током. Поскольку многие мощные элементы оборудования работают от трехфазного тока 415 В, сильноточные входы и имеют заземленный (заземленный) корпус или каркас, это серьезный риск, который необходимо тщательно оценить.

История

Первый патент на контроллеры с фазным зажиганием был получен в 1912 году.^{[нужна цитата ]} Однако реализация была впервые возможна в 1920-х годах, когда ртутно-дуговый клапан стали доступны выпрямители с управляющими сетками, однако в то время этот метод регулирования напряжения не был распространен из-за ограничений ртутных дуговых вентилей. Широкое распространение он получил с изобретением твердотельных тиристоры в конце 1950-х гг.

Смотрите также

Контроллеры с импульсным запуском