这种固态晶闸管 (SCR) 开关电路可能是反转三相电机的简单方法。“静态”是一个包罗万象的术语,基本上意味着不移动(机械)触点 - 传统的反转方式是通过一对接触器交换三条交流线路中的两条。然而,接触器也有缺点,因为它们价格昂贵,并且在重复换向应用中的使用寿命有限。请注意,由于电机以基本速度运行,因此该电路不提供速度控制,也不提供零电压开关。
静态反转三相SSS原理图
栅极驱动器控制原理图
运作方式
要导通的 SCR 被赋予一个重复的栅极脉冲序列,既可以打开它们,又可以保持它们导电。栅极脉冲通过一个 555 振荡器产生,并通过一个 4 次级脉冲变压器进行隔离。每个方向都有一个这样的电路。当 555 被抑制时,栅极脉冲停止,SCR 电流通过交流线路换向。
为什么选择SCR?
SCR 比 TRIAC 更可靠,因为它们的额定结温更高,导通损耗更低,电压额定值更高,dV/dT 额定值更高,I?T 故障电流额定值更高。当然,缺点是需要一对器件进行两个半周期。
半导体保险丝
半导体保险丝是必要的,可以足够快地中断线间故障电流,以保护 SCR 免于破坏。如果两个方向同时打开,则会发生线对线短路。保险丝的中断 I?T 必须大大小于功率半导体的 I?T。它们往往很贵,所以我选择了纽瓦克电子公司以 4 美元的价格出售的一款,因为库存积压。确保您购买大约 5 件——如果您只有一个可用,墨菲定律就会发挥作用......如果您的电路接线正确,则永远不需要更换。
缓冲器
R-C 缓冲器连接在每个电池上(反并联对)。电阻器倾向于吸收由线路噪声突发引起的能量,当电源打开时可能会发生这种情况,并可能导致 SCR 假火。它还吸收 SCR 关断电压尖峰的能量,该尖峰是 SCR 恢复充电电流和串联电路电感变化率的函数。
栅极到阴极电容器
在栅极和阴极之间增加一个 0.1uf 电容器可大幅提高器件的 dV /dT 额定值,同时也降低了栅极电路的噪声敏感性。
栅极脉冲变压器
所描述的是一个可以很容易地用适当的材料制造的单元。否则,实验者可能难以找到具有 (4) 次级的脉冲变压器。这个特定的是为24V的峰值初级电压而设计的,但可以通过调整初级匝数来修改为更低的电压。另一种方法是将两个脉冲变压器并联,每个脉冲变压器有两个次级变压器。
脉冲变压器规格
4 次级脉冲变压器
逻辑
所需的逻辑需要是在微控制器中实现的功能。
它绝不能同时将两个输出设置为高电平。
在改变方向之前,它必须允许 SCR 至少 (1) 个线路周期进行线路换向。
否则,它必须在方向之间留出一段时间,以使电机速度衰减。虽然速度不一定需要降到零,但这将减少电机温升,因为当电机以错误的方向运行时,“插入”电机会导致非常高的电机电流。
单相测试电路
由于我没有可用于操作电机的三相电源,因此测试必须是单相的。请注意,这只需要两个反并联的 SCR 和一半的控制电路。
单相测试电路
单相测试示波器