À quelle vitesse puis-je faire défiler un SSR CA?

J'ai une configuration PID / chauffage que je conduis avec un arduino. J'utilise le relais à semi-conducteurs Opto 22 MP240D4 pour commuter sur 1A 120V 60 Hz (chauffage résistif). Il ne ressort pas clairement de la fiche produit ou de la fiche technique s'il s'agit d'un allumage sans croisement ou non. De plus, juste un peu de contexte, l'application est un élément chauffant de très faible masse, donc c'est un peu inhabituel du point de vue des installations PID typiques.

Je veux minimiser la granularité de la modulation de largeur / densité d'impulsion afin d'obtenir les meilleures performances du système.

Évidemment, ma limite supérieure absolue est de 120 Hz car c'est le nombre de croix nulles. Mais y a-t-il un danger (en termes de fatigue thermique, de contraintes sur la puce, etc.) à la faire fonctionner à une vitesse d'impulsion élevée?

De plus, y a-t-il un avantage à la modulation de largeur d'impulsion ou de densité d'impulsion?

pwm solid-state-relay

— DeusXMachina
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Je ne vois pas où dans la fiche technique il est dit que cet appareil est synchronisé au passage à zéro. L'appareil s'éteint à un passage par zéro, mais vous pouvez l'allumer à tout moment lorsque la tension est suffisante pour maintenir le courant de maintien.

— Jack Creasey

Oh, bien. Oui, sur la base de la fiche produit ici , la page 21 implique en quelque sorte que c'est un allumage sans croisement.

— DeusXMachina

En fait, la fiche produit n'implique pas cela, elle le dit très explicitement! "Tous les relais à semi-conducteurs de sortie CA Opto 22 sont conçus avec un circuit de mise sous tension à passage par zéro." - Vous ne pourrez donc contrôler que des demi-cycles entiers, rien de moins.

— marcelm

La société de services publics vous permet-elle de déformer leur sinusoïde pure en la découpant comme ça?

— 0tyranny 0poverty

@Chris H. Pire. Les lumières contrôlées par un variateur sont d'environ 200 W tandis que les radiateurs électriques consomment beaucoup plus d'énergie et donc plus de courant.

— 0tyranny 0pauvreté

Réponses:

Il n'y a aucun mal à allumer ou éteindre un SSR de passage à zéro à chaque passage à zéro.

J'ai fait exactement cela une fois dans un système qui devait contrôler 24 radiateurs simultanément. L'algorithme de contrôle a produit une valeur de 0 à 255 proportionnelle à la quantité de chaque chauffe-eau qui devait être actionnée. Les faibles niveaux utilisaient un algorithme de Bresenham pour décider à chaque demi-cycle si chaque réchauffeur devait être allumé pour le prochain demi-cycle. Cela a très bien fonctionné.

— Olin Lathrop
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J'envisage de me synchroniser avec le secteur, mais cela nécessite des composants supplémentaires, donc je devrais peser cela avec les avantages de performance. Il est bon de savoir que c'est totalement réalisable. De plus, utiliser l' algorithme de Bresenham pour obtenir ce contrôle fin à des niveaux de puissance faibles est super soigné, je dois certainement me souvenir de celui-là :)

— DeusXMachina

Pas de soucis pour allumer et éteindre à 120 Hz, mais comme vous l'avez mentionné, vous êtes limité à une largeur d'impulsion de 1/120 Hz. Si vous utilisez directement un interrupteur mural, vous pouvez utiliser 1/2 cycle comme largeur d'impulsion minimale, mais si vous utilisez un transformateur, utilisez un nombre pair de demi-cycles pour éviter d'avoir une polarisation CC.

La modulation de largeur d'impulsion est naturelle ici, car votre fréquence d'impulsion sera toujours un multiple de 120. Dans une application de chauffage, un PWM 8 bits avec rétroaction s'allume "une" toutes les 2,13 (256/120) secondes et "s'éteint" sur une limite de 120 ou 60 secondes devrait être bonne si la résistance de charge est appropriée.

— John Birckhead
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Très bon point sur le biais DC. Je garderai certainement cela à l'esprit, même si je ne vais probablement pas pulser aussi vite.

— DeusXMachina

Je suis d'accord avec @JackCreasey, il n'y a rien dans la fiche technique qui indique le passage par zéro.

Vous pouvez obtenir un alias, en fonction de votre fréquence. Les SCR resteront allumés pour le reste du demi-cycle, quel que soit le moment où vous les déclencherez.

Je suggère d'aller avec un cycle d'environ 2 secondes minimum, surtout si vous ne voulez pas synchroniser avec les passages à zéro du réseau, un peu plus serait mieux. Sauf si vous avez une très, très bonne raison, c'est assez rapide pour les configurations thermiques. Souvent, 10 à 20 secondes sont plus que suffisantes (sauf pour des éléments comme les radiateurs infrarouges qui changent considérablement de température en quelques secondes).

Un cycle d'environ 2-3 secondes est le pire des cas pour provoquer une fatigue thermique sur les semi-conducteurs de puissance. Il y a quelques années, nous avons vu un échec de plusieurs millions de dollars provoqué par la fatigue des liaisons de la puce, provoquant une surchauffe et une défaillance (à l'état passant généralement) des semi-conducteurs de puissance. Les modernes sont meilleurs, et cela aide à rester bien loin de la note maximale.

— Spehro Pefhany
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2 deuxième période de cycle? Oui, cela entraînera un dépassement de 10 à 20 degrés pour mon application. Ma période minimale est probablement de 0,5 seconde.

— DeusXMachina

@DeusXMachina Dans le cas où une seconde ou deux allumage / extinction entraînera une variation de 10-20 degrés (F? C?), Vous devriez probablement envisager un contrôle de phase, pas une proportion de temps. C'est souvent le cas avec le chauffage IR. Le dépassement n'est généralement pas causé par le schéma de sortie, mais par un mauvais réglage ou par un algorithme de contrôle médiocre (tel que la liquidation du terme intégral).

— Spehro Pefhany

Spehro Pefhany - cela nécessite-t-il une surveillance active de la forme d'onde CA? Ou cela peut-il être fait d'une manière en boucle ouverte?

— DeusXMachina

Vous pouvez acheter un module qui accepte un signal de contrôle tel que 4 ~ 20mA ou 0-10V du contrôleur et émet un niveau de puissance associé. C'est assez courant sur les travaux industriels - pas le temps de réinventer la roue.

— Spehro Pefhany

La partie Opto 22 spécifiée par l'OP semble être différente de la partie Crydom du même numéro en ce que la première déclare explicitement qu'elle utilise le passage par zéro.

— Andrew Morton