PFC teljesítménytényező korrekció
A hálózati frekvencia teljesítménytényezője és harmonikus tényezője az energiaminőség fontos mutatója, különösen az ilyen tápellátással táplált elektronikus berendezések esetében.
Az AC szállító számára kívánatos, hogy Teljesítménytényező A fogyasztók körében az egység közel volt, az elektronikai eszközöknél pedig fontos, hogy a harmonikus torzítások a lehető legkisebbek legyenek. Ilyen körülmények között az eszközök elektronikus alkatrészei tovább élnek, és a terhelés kényelmesebben működik.
Valójában van egy probléma, ami az, hogy a hagyományos lineáris áramforrás nem képes megfelelő minőségű, sőt nagy hatásfokú villamos energiával ellátni az elektronikai berendezéseket. Ebből kifolyólag el kell fogadnunk, hogy a tápegység 80%-os hatásfoka 0,7-re hajló teljesítménytényezővel normának számít.
És ennek a problémának az oka abban rejlik, hogy a bejáratnál hagyományos kapcsolóüzemű tápegység van egy szűrőkondenzátoros diódahíd, és függetlenül attól, hogy az egyenirányított áramfogyasztó akár lineáris terhelés, a hálózatról a diódahídra betáplált áramban továbbra is lesznek törések, kifejezett izolált csúcsok, amelyek között nullával hézagok vannak. áramfelvétel a hálózatról.
Ez azért történik, mert a szűrőkondenzátor egyenetlenül töltődik és kisül, ami a teljesítménytényező csökkenését eredményezi – valójában a hálózatból származó energiát rövid impulzusokban fogyasztják el – egy áramimpulzus a rács szinuszhullám periódusának minden feléhez.
Egy ilyen szűrőkondenzátorral táplált áramkörben ez a jelenség nagy harmonikus torzítást generál. És az ilyen egyszerű kondenzátoros egyenirányító által táplált terhelés teljesítménytényezője általában nem haladja meg a 0,3-at.
Van egy egyszerű "passzív" módszer az éles áramcsúcsok enyhén kisimítására, a teljesítménytényező enyhén növelésére és ily módon enyhén csökkentésére. harmonikákat… A módszer abból áll, hogy a diódahíd és a szűrőkondenzátor közé induktort adunk. Ez kissé lekerekíti a csúcsokat szinuszos alakra.
Ebben az esetben azonban a teljesítménytényező még mindig messze lesz az egységtől (kb. 0,7), mivel a felvett áram alakja ismét egyáltalán nem szinuszos. És ha sok ilyen terv különböző kapacitású felhasználót csatlakoztat a hálózathoz, az komoly problémát jelent az áramtermelő fél számára.
A teljesítménytényező javításának és a vonalfrekvencia-harmonikusok csökkentésének legjobb módja az, ha viszonylag egyszerű aktív teljesítménytényező-korrekciós (PFC) sémákat alkalmazunk, amelyek impulzusfokozó konvertereken alapulnak a kapcsolóüzemű tápegységekben.Itt nem csak egy induktort adnak a bemeneti egyenirányító áramkörhöz, hanem egy térhatású tranzisztort is meghajtóval és vezérlővel, valamint egy diódát.
Az aktív teljesítménytényező korrekciója (aktív PFC) során a FET gyorsan vált a két állapot között.
Az első állapot - amikor a kapcsoló zárva van, a fojtó áramot kap az egyenirányítótól, energiát tárol a mágneses mezőben, míg a dióda fordított előfeszítésű, és a terhelést csak a szűrőkondenzátor táplálja.
A második állapot az, amikor a tranzisztor nyitva van, a ciklus ezen szakaszában a dióda vezető állapotba kerül, és a fojtó ekkor energiát ad át a terhelésnek és tölti a kondenzátort.Ez a kapcsolás több tíz kilohertz frekvenciával történik. a hálózati szinuszhullám minden félhulláma.
A kulcsvezérlő áramkör beállítja az időintervallumok időtartamát – mennyi ideig csatlakozik a fojtó a hálózathoz, és mennyi ideig feszültség alá helyezi a kondenzátort, hogy a kondenzátoron lévő feszültség állandó szinten maradjon, például az átlagos fojtóáram. Ez az áramkör a táp teljesítménytényezőjét 0,98-ra növeli.
Hozzáértő kapcsoláskezelés szükséges ahhoz, hogy az áramfelvétel fázisban legyen a hálózat váltakozó feszültségével. Ebből a célból a vezérlő PWM jelet állít elő a FET kapujának vezérlésére, így a szinuszhullám csúcsán a fojtó rövidebb ideig kap energiát, mint a nullához közeli (hosszabb) feszültségnél.
A PFC vezérlő kimeneti feszültség visszacsatoló hurokkal rendelkezik (amelyet összehasonlítanak a referenciaértékkel és állandóan tartják PWM-en keresztül), valamint egy bemeneti feszültség- és induktoráram-érzékelő, amely valós időben pontosan figyeli az induktor átlagos áramát, és biztosítja, hogy a terhelés a maximális teljesítménytényezővel rendelkezzen.