0.写在前面的一些东西
最近小弟被一些乱七八糟的事情折腾得不行，忽儿想到可以忙里偷闲参加下本站的活动透透气，也算是给以前的试验工作做个总结吧。
文章题目叫做“菜鸟交流调压应用笔记”，一来，因为自己学的是机械专业，搞这个交流调压纯粹是奉命越俎代庖；二来，做这个东西的途中绕了不少弯路，亦符合一名菜鸟的合理表现。
现在把文章贴上来，借二姨宝地让各位评看一番。文中可能多有概念/事实性的错误，也欢迎大家前来批评，不吝板砖横飞，刀枪斧正。
1.本活计的由来
因为完全不涉密，小弟就大胆讲明了。
做这个交流调压，是为一台超净台的负压排风设备准备的（超净台就是一种实验设备，生物实验等场合常用）。原本的设计如下图1-1所示。
图1-1 六档风速调节
采用的器件非常好理解，为了方便调压，找了一个六档输出的自耦变压器（据说做安全柜的风机，带调速档的用的基本都是这个东西）。东西拿回来以后，花了一天时间做了个继电器板；又自制单片机控制板一个，按着下面的图1-2，没几天就倒腾出来了，调速的效果还行。
图1-2 自耦变压器与继电器板
哪知天灾人祸，做完了东西，老板突然又翻脸了（朝令夕改乃一大特色），认为：这有级调速，很土很过时；俺们要整就整个无级调速的，外加风速传感器一只，做成带风速闭环的自动无级调速器。这下把小弟害苦了。风机是个带电容运转的单相电机，外加离心叶轮；直流调速还让我好理解些，这个交流调速，怎么个弄法？眼前也没有师傅可以请教，就只好自已上网找资料去了。
先找成品吧，发现有料：有现成的交流调压器卖。等等，调电压怎么能给交流电机调速呢？按照课本公式，要调速不是变极对数就是变频，怎么可以用调压的方法来调速呢？不过网上的风机水泵调速器，好多都是调压式的。之前不理解，后来想明白了。这个咱后面再说。
2.热身
现在目标明确了，就是整个交流调压器。不过，因为想自已学点东西，就没买现成的，准备山寨一个出来。磨刀不误砍柴功，了解一下基本原理先[1]。
调压的方法也有很多种，如图2-1，要是仔细找找的话，应该还能分得更细的。因为小弟以前知道过一些可控硅的东西（其实也就是课上讲过），所以，毫不犹豫地，就挑上了可控硅移相触发的调压方式。
图2-1 交流调压原理
a，周波控制调压 b，相位控制调压 c，斩波调压
仔细想了想要准备的东西：
主角：可控硅一只，一瞅要对付交流电，直接用双向可控硅了（洋名TRIAC），我用的是BTA16/600B
导演：单片机一只，小弟穷，眼光又短浅，就直接去宏晶北京办弄了两只STC来。
就是它们俩（图2-2）
图2-2 主要的器件
一开始以为这样就OK了，后来一想，不成，要移相触发呀，得先有能检测交流过零信号的电路，于是，上网随便找了一个图（图2-3）；又去电子市场订了一个电源变压器，好方便用上低压交流电。然后呢，触发可控硅怎么弄呢？翻了好几本旧书，终于找到了：有用TRIAC驱动光耦的，也有用脉冲变压器的。小弟向来喜欢便宜货，就直接买了几个MOC3020，这下东西差不多都有了。
图2-3 交流过零检测电路
3.发现问题
洋公司就是好（太崇洋媚外了），什么文档都有一些。上仙童的网站上搞下来几个Application Note[2]，再看了看TI的Datasheet[3]，然后如法炮制。“反正是交流调压，照做应该没问题吧？”我心想（想当然似乎是菜鸟们的通病吧）。于是乎一下午的时间，照这个图把电路弄了出来，如图3-1。
图3-1 双向可控硅驱动阻性负载
先不给风机上电。给过零检测电路通上电试试，还好，波形出来了，正反向过零检测，100Hz，先窃喜一下。再试下移相触发信号，貌似也没问题（图3-2）。
图3-2 过零与触发信号示意图
这下好了，波形都搞对了，让俺先在风机上试一把。上电，风机转起来了。然后，按几下按钮，让它减速。
见鬼了，盯着示波器看，明明触发信号一点点的后移了，这风机怎么就没动静呢。半个工频周波周期是10ms, 我就给可控硅设计了个0～9500us的可调触发延时时间。过了一会，触发信号的延迟到3000us的时候，风机抽疯了——一下快，一下慢地转着；再下去，等触发延迟快到7000us的时候，风机跟死在那儿一样，一动不动了，只听见风机绕组发出嗡嗡的响声。
这一幕把我这菜鸟彻底搞糊涂了：风机不是可以调压调速的吗？不就是用双向可控硅调压吗？大公司出的应用笔记，不会完全不对吧。回头又看了一下TI的文档，发现自已忽略了一条重要信息：我把电路做成处理阻性负载的形式了。再看下面，哦，有一个专门针对感性负载（比如电机）的（图3-3）。
图3-3 双向可控硅驱动感性负载
区别似乎只在于：需要为原来的电路加上一个Snubber network，汉名应该叫“缓冲网络”。幸好电路不用怎么改。直接照着一个技术文档[4]算了一下值，安上电容电阻，打了打表，没问题了，再上电。
结果还是令人沮丧的。这没有解决我的问题，反而增加了一个更不爽的地方——调压时，电路会发出“嗞嗞”的响声，而且，触发延迟越大，响声也越大。后来发现，自已一时糊涂，把高压瓷片电容加到缓冲网络里去了，换成CBB电容，声响就基本没有了。可是，这还是不解决调速的问题——调到大约50°触发角的时候，风机就会一下快，一下慢地抽起疯来。
4 问题分析
又仔细查了一下文献，开眼了。ST的一篇应用笔记[5]中指出，对付阻性负载与对付感性负载的不同之处。原来，用一般的可控硅调节感性负载的电压时，不仅要给它安上缓冲网络，消除高电压、大电流冲击下可能产生的误触发情形，还得注意触发时机，因为，感性负载会使得通过的交流电压与电流不同步，电流相较电压会产生一个明显的滞后角，不恰当的触发时机会使电机处于不对称运行的状态（比如交流的正半周有电流，而负半周完全被关断），以致无法进行正常的调压。上面说的就是图3-4的这种情形。