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什么是過零檢測(cè)?雙向可控硅為什么要過零檢測(cè)?

 Ycp2016 2019-03-20

可控硅是交流電路中常用的一種功率元器件,可以用作可控整流無觸點(diǎn)開關(guān)或者是調(diào)壓等功能。在交流電路中應(yīng)用廣泛。用于交流控制回路的固態(tài)繼電器SSR的無觸點(diǎn)開關(guān)基本都是用可控硅來實(shí)現(xiàn)的。在使用可控硅當(dāng)作無觸點(diǎn)開關(guān)時(shí),經(jīng)常需要做過零檢測(cè)功能,尤其是在大功率負(fù)載電路中。但可控硅電路做過零檢測(cè)不是必須的。

什么是過零檢測(cè)?雙向可控硅為什么要過零檢測(cè)?

1-可控硅控制電路

什么是過零檢測(cè)功能

所謂過零檢測(cè)就是指在交流回路中,當(dāng)波形由正半周向負(fù)半周轉(zhuǎn)換或者由負(fù)半周向正半周轉(zhuǎn)換時(shí),經(jīng)過零位,系統(tǒng)要檢測(cè)到這個(gè)零位??煽毓柽^零檢測(cè)是指,系統(tǒng)檢測(cè)到零位時(shí),要讓可控硅在零位或者零位附近時(shí)觸點(diǎn)導(dǎo)通或者斷開??梢栽O(shè)計(jì)過零檢測(cè)電路來實(shí)現(xiàn)功能,也可以使用帶有過零檢測(cè)功能的光耦來實(shí)現(xiàn)。

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2-過零檢測(cè)光耦

上圖說就是帶有過零檢測(cè)功能的光耦MOC3041,除了使用這種類型的光耦外還可以適用分離元器件搭建過零檢測(cè)電路,如下圖所示就是使用分立元器件所搭建的一個(gè)簡(jiǎn)單的過零檢測(cè)電路,借這個(gè)電路簡(jiǎn)單講解一下過零檢測(cè)的方法。

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3-過零檢測(cè)電路

上圖中是用兩個(gè)光耦和NPN三極管搭建而成的過零檢測(cè)電路,在非零且正半周時(shí)有電流流過光耦U1,U1光耦導(dǎo)通輸出低電平,NPN三極管截止,OUT輸出高電平;在非零且負(fù)半周時(shí)有電流流過光耦U2,U2光耦導(dǎo)通輸出低電平,NPN三極管截止,OUT輸出高電平。

在零點(diǎn)附近時(shí),沒有電流流過光耦,所以兩個(gè)光耦都處于關(guān)斷狀態(tài),NPN三極管的基極被上拉,所以三極管導(dǎo)通,OUT輸出低電平。

綜上所述,只要檢測(cè)到低電平,就可以判斷到零點(diǎn),所以可以將OUT信號(hào)接入單片機(jī)的外部中斷,只要單片機(jī)檢測(cè)到低電平就可以判斷零點(diǎn)來臨,可以控制可控硅輸出,這樣就可以實(shí)現(xiàn)在控制回路中電流幾乎為零時(shí)實(shí)現(xiàn)可控硅的通斷

上圖電路所實(shí)現(xiàn)的波形如下圖所示。

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4-過零檢測(cè)波形

在選型固態(tài)繼電器SSR時(shí),在規(guī)格書上可以看到有特別說明是否帶過零檢測(cè)功能。在控制信號(hào)有效時(shí),SSR不立即輸出,而是在零點(diǎn)來臨時(shí)才導(dǎo)通或者關(guān)斷,對(duì)50Hz的交流回路而言,時(shí)間差大約為半個(gè)周期約10ms。

帶過零檢測(cè)功能的SSR如下圖所示。

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5-帶過零檢測(cè)功能的SSR

可控硅做過零檢測(cè)的意義

前文說過,可控硅的過零檢測(cè)就是讓可控硅在零位附近導(dǎo)通或者關(guān)斷,即在零位附近的時(shí)候要讓用戶負(fù)載快速接入回路或者從回路中斷開。我們知道,在電流很大的時(shí)候,導(dǎo)通回路或者切斷回路會(huì)對(duì)負(fù)載和電源造成很大的沖擊,電流越大沖擊越大,會(huì)給電網(wǎng)帶來很多諧波干擾。如果在電流為零的時(shí)候把負(fù)載接入或者斷開,就能把沖擊降到最小,從而避免了因負(fù)載頻繁開斷而帶來影響。所以,在大功率負(fù)載控制回路中,過零檢測(cè)很有意義。

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6-可控硅

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