Encender/apagar CA de alta frecuencia en el cruce por cero

Tengo un generador trifásico que está alimentando algún sistema. (50Vrms @3A, con frecuencia variable de 50-5KHz).

He usado relés mecánicos para controlar cada fase de la carga. Sin embargo, no había una protección real en el lado de los contactos, y me imagino que el encendido/apagado repetitivo con el tiempo está devorando los contactos debido a la formación de arcos. También tuve que agregar algunos termistores para controlar la corriente de entrada en el pasado.

Lo que me gustaría hacer es reemplazar el relé mecánico con un SSR o una parte no mecánica, que me permitiría permitir que las salidas vayan a sus cargas, en o cerca del punto de cruce por cero para controlar la irrupción.

El problema al que me enfrento es la frecuencia de operación. Estaba buscando SSR con cruce por cero incorporado, sin embargo, parecen estar diseñados para los rangos de frecuencia de la red eléctrica doméstica común. También consideré Triacs, y de las pocas hojas de datos que he visto, también tienen una frecuencia de operación relativamente baja.

¿Qué componente o componentes puedo usar que me permitan encender/apagar casi a cero?

El cruce por cero puede ser un problema con 3 fases. Considere reducir rápidamente la corriente/voltaje antes de abrir el circuito. (Regulador de intensidad)
Esto está fuera de mi área de experiencia. Pero las tres fases realmente no tienen un cruce por cero. Quiero decir, cada fase podría apagarse cuando TI cruza, pero eso crearía un gran desequilibrio que podría tener consecuencias indeseables. Nuevamente, fuera de mi dominio de experiencia.

Respuestas (1)

Diría que incluso para formas de onda arbitrarias, el firmware para esto debería ser completamente factible si simplemente hace:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Eso.

¿No?

El optoacoplador puede ser un opto-triac como los de la serie MOC, pero más dirigido a las regiones de 48V, o simplemente un Opto-MOST calificado correctamente. Para este último, es posible que deba aumentar R4, pero todo se reduce a las hojas de datos.

Incluso puede colocar todo el sistema entre los rectificadores para activar un SCR (en lugar de un triac) con solo un MOST simple, pero eso le costará entre 1,8 V y 4 V de la parte superior de su onda de 50 V CA, ya que la carga también se activará a través del rectificador (para la red eléctrica eso no es un problema, pero aquí es un porcentaje real).

Por supuesto, sería mejor (menos ruido e interferencia) manejar cada fase por separado, pero con las matemáticas correctas de uC, si hace esto para una fase, también puede controlar las otras fases, si provienen del mismo generador. con ángulos de fase conocidos (presumiblemente 120 grados).

Además, no olvide el amortiguador para cargas inductivas. Snubberage es una palabra genial, solo por eso, ¡siempre debes hacerlo!

La interrupción en un MCU de 8 bits que ejecuta RC de 8 MHz se puede manejar lo suficientemente rápido, si se hace correctamente, por lo que incluso con el retraso del software en la activación reactiva, se encenderá en microsegundos, pero si el cambio de frecuencia no está en 100 de Hz por segundo, también puede diseñar un esquema de disparo predictivo muy bueno que lo lleve al 0 cada vez, aparte de los primeros 3 cruces en un cambio de frecuencia más o menos. Pero eso es más difícil en el lado FW.

Obviamente: mantenga las resistencias de tal manera que la corriente descargada en VCC a través de R2 / D1 sea siempre más pequeña que la que drena R1 cuando MOST está encendido (ya que MOST se enciende mucho antes de que su puerta alcance VCC + Vf, R1 siempre estará drenando corriente cuando la energía se está volcando en VCC). Mantenga las resistencias tan pequeñas como sea posible con seguridad, para tiempos de conmutación más rápidos. Por supuesto, puede aumentar R1 a 10k si sabe que la MCU SIEMPRE drenará más que el volcado en VCC desde sus 50 VCA a través de R2/D1, lo que hace que la señal sea aún más nítida (aunque, ¿qué tan notable?)

De todos modos, suficiente para que te confundas, pienso yo.

EDITAR: Por supuesto, su MCU tiene algún tipo de entrada en algún lugar del control principal, probablemente aislado ópticamente.

EDITAR: si hace el SCR dentro del truco del rectificador, puede hacerlo todo con dos o tres transistores nuevamente y sin MCU, pero como se dijo antes: pérdida de voltaje.

Definitivamente me ha dado algunos lugares para centrar mi atención.
Esto podría funcionar para CA monofásica, pero las tres fases en CA no se cruzan por cero juntas y si esto se aplicara de forma independiente en cada fase, puedo imaginar todo tipo de problemas.
@Andyaka sí hablo de monofásico a trifásico. Si desea tratar cada fase por separado, puede hacerlo. Con la rectificación directa trifásica, el problema se puede ajustar para usar solo el 12% superior, o se pueden ver los picos. Si el generador es un generador acoplado, como se indicó, observar una fase brindará suficiente información para disparar por debajo del 10 % en cada una de las otras fases. Con todo, el mayor problema siempre será la inductancia de la carga, generando un cambio de fase en 0 puntos de corriente, que el uC tendrá que estimar para un comportamiento perfecto, que es mucho más difícil que un problema trifásico.
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