Что такое фазоимпульсное управление и ЧИМ? Два принципа работы.
Очень коротко об основных принципах регулирования мощности в нагрузке. Для фундаментального знакомства с описанными способами, а также прочими, достаточно открыть любой учебник электроники, имеющим соответствующий раздел. У меня нет цели рассказывать что-то на научном уровне, а хотелось бы всего лишь познакомить с принципами специалистов других профессий.
В моей практике использовались лишь два способа регулирования мощности в нагрузке - это фазоимпульсный и числоимпульсный. Фазоимпульсный способ позволяет регулировать мощность при каждой полуволне сетевого напряжения и чем-то напоминает принцип прямого ШИМ без использования огибающей. Т.е. за определённый период времени ключ успевает побыть и в открытом, и в закрытом состоянии. И чем больше отношение открытого к закрытому состоянию, тем большая мощность отдаётся в нагрузку.
При управлении тиристором за конец полупериода принимается переход тиристора в закрытое состояние, т.е. при переходе фазы напряжения через ноль. Во время нарастания напряжения фазы можно подавать открывающий тиристор короткий импульс, тиристор откроется и открытое состояние будет сохраняться до перехода фазы через ноль.
Достоинство данного метода - короткий импульс управления, который легко обеспечить применением фазосдвигающей цепочки из резистора и конденсатора и достаточность заряда конденсатора малой ёмкости для открывания тиристора в нужный момент времени. Для формирования импульса управления чаще всего используют динисторы или их аналоги, срабатываающие при достижении напряжения на конденсаторе определённого уровня. Это обеспечивает достаточно мощный и короткий импульс управления.
На графике ниже показано временное соответствие импульса управления (уи) времени открывания тиристоров. Для удобства на рисунке показано пульсирующее напряжение, приведённое в одну полярность и обозначенное значками полярности: красным положительная полуволна, а синим - отрицательная. Надпись "зкр" обозначает момент запирания тиристоров при переходе фазы через ноль. Части полуволн, закрашенные синим, обозначают время открытого состояния. А на первом рисунке - пояснение обозначения полуволн графика.
В моей практике использовались лишь два способа регулирования мощности в нагрузке - это фазоимпульсный и числоимпульсный. Фазоимпульсный способ позволяет регулировать мощность при каждой полуволне сетевого напряжения и чем-то напоминает принцип прямого ШИМ без использования огибающей. Т.е. за определённый период времени ключ успевает побыть и в открытом, и в закрытом состоянии. И чем больше отношение открытого к закрытому состоянию, тем большая мощность отдаётся в нагрузку.
При управлении тиристором за конец полупериода принимается переход тиристора в закрытое состояние, т.е. при переходе фазы напряжения через ноль. Во время нарастания напряжения фазы можно подавать открывающий тиристор короткий импульс, тиристор откроется и открытое состояние будет сохраняться до перехода фазы через ноль.
Достоинство данного метода - короткий импульс управления, который легко обеспечить применением фазосдвигающей цепочки из резистора и конденсатора и достаточность заряда конденсатора малой ёмкости для открывания тиристора в нужный момент времени. Для формирования импульса управления чаще всего используют динисторы или их аналоги, срабатываающие при достижении напряжения на конденсаторе определённого уровня. Это обеспечивает достаточно мощный и короткий импульс управления.
На графике ниже показано временное соответствие импульса управления (уи) времени открывания тиристоров. Для удобства на рисунке показано пульсирующее напряжение, приведённое в одну полярность и обозначенное значками полярности: красным положительная полуволна, а синим - отрицательная. Надпись "зкр" обозначает момент запирания тиристоров при переходе фазы через ноль. Части полуволн, закрашенные синим, обозначают время открытого состояния. А на первом рисунке - пояснение обозначения полуволн графика.
Нетрудно заметить, что чем позднее подаётся управляющий импульс на тиристор, тем меньше времени за полупериод он открыт. Разумеется, что данный способ требует хорошей синхронизации с периодами сетевого напряжения.
Недостаток у данного метода только один - искажение формы тока в нагрузке и, следовательно, высокий уровень помех. Частично помехи можно ослабить применением LC фильтров.
Второй способ подходит для регулирования мощности пассивных нагрузок - тэнов, обогревателей и т.п. Способ заключается в следующем: рассчётным или опытным путём выбирается количество периодов сетевого напряжения, которое подаётся в нагрузку и количество периодов, когда ключ закрыт. На нажеприведённом рисунке я обозначил открытый ключ для одного, двух и трёх периодов сетевого напряжения. Это только сравнительно, т.к. на практике выбирают гораздо большее количество. Например, 10...100 периодов ключ открыт, а ещё 10...100 - закрыт. Количество периодов может отмеряться микросхемой-счётчиком при цифровом управлении или любым таймером при аналоговом, схемотехника самая разнообразная.
К неоспоримым достоинствам этого способа относится минимум вносимых в сеть помех, т.к. форма сетевого напряжения остаётся практически в неизменном виде.
Недостаток у данного метода только один - искажение формы тока в нагрузке и, следовательно, высокий уровень помех. Частично помехи можно ослабить применением LC фильтров.
Второй способ подходит для регулирования мощности пассивных нагрузок - тэнов, обогревателей и т.п. Способ заключается в следующем: рассчётным или опытным путём выбирается количество периодов сетевого напряжения, которое подаётся в нагрузку и количество периодов, когда ключ закрыт. На нажеприведённом рисунке я обозначил открытый ключ для одного, двух и трёх периодов сетевого напряжения. Это только сравнительно, т.к. на практике выбирают гораздо большее количество. Например, 10...100 периодов ключ открыт, а ещё 10...100 - закрыт. Количество периодов может отмеряться микросхемой-счётчиком при цифровом управлении или любым таймером при аналоговом, схемотехника самая разнообразная.
К неоспоримым достоинствам этого способа относится минимум вносимых в сеть помех, т.к. форма сетевого напряжения остаётся практически в неизменном виде.
