현대 모터 속도 제어 회로의 Thyristors의 역할

전기 모터 제어의 진화는 효율성, 정밀도 및 신뢰성에 대한 필요성에 의해 형성되었습니다. 현대 가변 속도 드라이브를 활성화 한 주요 반도체 기술 중, thyristors]는 강력한 비용 효율적인 제어를 제공하는 동안 고전압과 전류를 처리하는 능력에 대한 서 있습니다. 간단한 단계 각 규정에서 복잡한 3 단계 부드러운 스타터에, thyristors는 산업 모터 속도 제어 시스템의 코너스톤을 유지합니다. 이 문서는 미래의 제어를 탐구하고, 미래의 제어를 구축하는 데 필요한 기본 요소입니다.

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몇몇의 사이리스터 변종은 모터 속도 통제에서 이용됩니다:

Silicon-Controlled Rectifier (SCR) – AC 및 DC 모터 드라이브의 위상 제어에 사용되는 가장 일반적인 천리.
TRIAC – 팬과 작은 펌프에 대한 간단한 AC 모터 속도 컨트롤러에서 일반적으로 사용되는 두 방향으로 수행 할 수있는 양방향의 사이터.
Gate Turn-Off Thyristor (GTO) – 부정적인 문 전류로 꺼낼 수 있습니다; 고출력 인버터 회로에서 사용.
Integrated Gate Commutated Thyristor (IGCT) - 중간 전압 드라이브에서 고용 된 높은 차단 전압과 빠른 전환을 결합합니다.

Thyristors 통제 모터 속도

대부분의 AC 유도 모터 및 DC 모터는 가변 전압 또는 가변 주파수를 필요로합니다. Thyristors는 RMS 전압를 조정하기 위해 이상적으로 적응됩니다. 각 AC 사이클 동안의 위상 각도를 제어하여 모터에 공급되는 상각 제어 또는 상부 제어 상부 제어 상부 제어 상부 제어[FLT]].:5]

단계 통제 원리

AC 파형에서 전압은 0에서 피크에 sinusoidally 상승합니다. 사이리스터 게이트에 대한 발포 맥박을 지연함으로써, 장치는 반 사이클에 특정 지점까지 남아 있습니다. 일단 트리거되면 반 사이클의 나머지 부분에 대한 행동이됩니다. 지연 각도 (α)는 부하로 전달하는 파형의 비율을 결정합니다. 더 작은 지연은 평균 전압을 산출합니다. 더 큰 지연은 평균 전압을 생성합니다.

굴절 각도 α와 저항 또는 유도 부하에 대한 RMS 출력 전압 사이의 관계는 잘 알려져 있습니다. 단일 위상 공급을 위해 RMS 전압 V_rms]]는 모터의 전체는 약입니다.

V_rms]]] = ]V_,rms] ]] × √(2π – 2α + sin 2α) / (4π) (저항 부하, ignoring commutation에 대 한).

거의 180°에 가까운 α를 변화해서, 모터 전압은 0의 가까이에, 지속적인 속도 조정을 가능하게 하는 완전에서 매끄럽게 감소될 수 있습니다. 이 방법은 AC 모터 연약한 시동기에서 널리 이용됩니다 그리고 시리즈 ‐ 부상 DC 모터 팬 관제사에서.

반위와 풀 득점방해 통제

간단한 반파 회로는 하나의 AC 라인 시리즈에서 단일 SCR를 사용합니다. 그들은 저렴하지만 DC 오프셋 및 높은 조화 왜곡을 도입하고, 작고 낮은 토크 부하에만 적합하게 만듭니다. 전체 ‐파 회로는 AC 사인파의 반쪽을 제어하기 위해 안티 - 패럴 (또는 TRIAC)에서 두 SCR를 사용합니다. 부드러운 토크와 감소 된 잔물함을 제공합니다. 3 단계 모터의 경우, 세 쌍의 3 쌍의 SCR (또는 TRIAC)는 독립적으로 구동되는 6 단계의 독립적 인 드라이브입니다.

Triggering 회로

정확한 게이트 트리거는 신뢰할 수있는 단계 제어에 필수적입니다. 전통적인 아날로그 트리거는 RC 단계 shift 네트워크 또는 unijunction 트랜지스터 (UJT) 조절 단계 지연에 맥박을 생성하는 휴식 진동자를 사용합니다. 현대 디지털 구현은 마이크로 제어기 또는 전용 단계 제어 IC (예 : TCA785, MOC3052)를 사용하여 AC 0 교차로와 펄스를 동기화하고 참조 (전력 4mA, PWM, 4mA, PWM) 또는 신호에 따라 지연을 조정합니다.

고출력 산업 드라이브의 경우, 직류 절연 게이트 드라이버 (펄스 변압기 또는 광 커플러 사용)은 고전압 전원 단계에서 저전압 제어 전자를 보호합니다.

Thyristor 모터 통제의 이점 그리고 한계

Thyristor ‐ 기반 속도 컨트롤러는 수십 년 동안 사용량을 지속 한 몇 가지 이점을 제공합니다.

고효율 – 일단 방아쇠를 끊는, 온-state 전압 강하는 낮은것 (일반적인 1–2 V), 가장 작은 힘 손실입니다.
Ruggedness and reliability – 찰리들은 큰 파도 전류와 높은 접합 온도를 견딜 수 있습니다.
Cost‐ effectiveness – IGBT ‐에 비해 가변 주파수 드라이브 (VFDs), 간단한 천리 단계 컨트롤러는 고정 주파수, 조절 가능한 ‐ 전압 응용 프로그램에 저렴합니다.
Scalability – 작은 팬 트라이액에서 메가와트 ‐ 클래스 모터에 대 한 대규모 IGCT 스택.

그러나, thyristor 속도 제어는 또한 무장한 drawbacks를 가지고 있습니다:

Harmonics 및 Power quality] – 위상 제어는 AC 파형을 자르고, 모터 난방 및 공급 왜곡을 일으킬 수 있는 저주문 고조파를 도입했습니다. 수동 필터 또는 라인 원자로는 종종 필요합니다.
Limited speed range – 매우 낮은 발사각에서, 토크는 감소된 전압 및 높은 조화되는 내용 때문에 빈약하게 됩니다; 속도 규칙은 VFDs로 단단하지 않습니다.
]흥행 제동 – 표준 사이리스터 단계 컨트롤러는 항파리알 사이리스터 또는 외부 제동 저항기로 구성되지 않는 한 선에 에너지를 반환할 수 없습니다.
컴포지션 요구 – AC 회로에서, 사이리스터는 자연적으로 0 교차로에서 끄는 (라인 commutation), 하지만 DC 또는 강제로 변환 응용 프로그램, 추가 회로가 필요합니다.

Thyristor ‐Based 모터 속도 제어의 주요 응용

Thyristor 속도 컨트롤러는 다양한 산업 및 상업 설정에서 가변 속도가 필요하지만 VFD의 전체 소자 불필요 할 수 있습니다.

Induction Motors의 소프트 스타터

컨베이어 벨트, 크러셔 및 압축기와 같은 높은 관성 부하는 SCR 쌍을 사용하여 점차적으로 전압을 경사에서 혜택을 제공합니다. 넥타이어 소프트 스타터는 현재 및 기계 충격을 제한하며 장비 수명을 연장합니다. 모터가 전체 속도에 도달하면 바이패스 접촉기는 SCR, 제거 전력 손실이 단축됩니다.

팬과 펌프 속도 제어

많은 HVAC 시스템은 triac 또는 SCR 팬 속도 컨트롤러를 사용하여 기류를 조정합니다. 모터 전압을 다루면 에너지 소비량이 스트로틀링 댐퍼와 비교하여 감소됩니다. 3 단계 펌프의 경우 3 단계 SCR 컨트롤러는 모든 단계의 비례 전압 감소를 제공합니다.

엘리베이터 및 호이스트 드라이브

DC 엘리베이터 모터는 SCR 젓가락 또는 3 단계 전체 브리지 변환기에 의해 역사적으로 통제되었습니다. 오늘도, 많은 현대화 프로젝트는 더 오래된 옷장 이중 변환기로 개조한 오래된 옷장 드라이브를, 매끄러운 속도 전환 및 방향 반전 제안하.

산업 기계

선반, 드릴 프레스 및 압출 기 자주 DC 모터 SCR 드라이브를 사용 하 여 넓은 속도 범위 (최대 100:1). 사이리스터 컨트롤러의 단순성 및 수리성은 분리 구성 요소와 익숙한 워크샵에서 가치.

다른 모터 속도 제어 기술 비교

천년 동안의 신인들은 속도 조절을 지배했지만, 신기술이 등장했습니다. 천년 동안의 신인들이 여전히 엑셀을 얻고 땅을 낳는 것을 이해하는 데 도움이 됩니다.

Feature	Thyristor Phase Control	IGBT‑based VFD
Speed regulation	Moderate (slip‑dependent for AC motors)	Excellent (closed‑loop vector control)
Harmonic content	High, especially at reduced speed	Low, with multi‑level topologies
Torque at low speed	Low, especially with AC induction motors	High, with field‑oriented control
Cost per kW	Low (simple circuits)	Moderate to high
Energy efficiency	Good at high speed, poor at low speed due to harmonics	High across the speed range
Regenerative braking	Complex (requires anti‑parallel converter)	Inherent with active front end

많은 일정한 torque 또는 저전력 신청을 위해, 사이리스터 관제사는 실제적인 선택이기 위하여 계속합니다. 그러나, 정확한 속도 규칙, 광범위에 에너지 절약, 및 낮은 고조파 충격은 기공, 현대 VFDs 지금 prevail입니다.

Thyristor Technology의 미래 동향

Thyristors는 새로운 요구를 충족시키기 위해 진화하고있다. [[FLT :0]]Silicon Carbide (SiC)[[FLT :1]] 천리자와 IGCT는 재생 에너지 시스템 및 전기 견인에 대한 높은 ‐ 전력 변환기에 대한 빠른 전환, 높은 온도 공차를 약속합니다. IGBT submodules와 함께 thyristor 기반 모듈식 멀티 레벨 변환기 (MMC)를 결합하는 하이브리드 솔루션은 초고전압 드라이브에 대한 개발되고 있습니다. 저비용의 핵심 손실은 저비용의 성능과 유연성을 보장하는 데있어 매우 효율적인 응용 프로그램을 보장합니다.