PFC jaudas koeficienta korekcija
Tīkla frekvences jaudas koeficients un harmonikas koeficients ir svarīgi elektroenerģijas kvalitātes rādītāji, īpaši elektroniskajām iekārtām, kuras darbina ar šo jaudu.
Maiņstrāvas piegādātājam ir vēlams, lai Spēka faktors patērētāju skaits bija tuvu vienotībai, un elektroniskajām ierīcēm ir svarīgi, lai harmoniskie kropļojumi būtu pēc iespējas mazāki. Šādos apstākļos ierīču elektroniskie komponenti kalpos ilgāk, un slodze darbosies ērtāk.
Faktiski pastāv problēma, proti, tradicionālais lineārais barošanas avots nespēj nodrošināt elektronisko iekārtu ar atbilstošas kvalitātes un pat augstas efektivitātes elektroenerģiju. Rezultātā ir jāsamierinās ar faktu, ka barošanas bloka efektivitāte 80% ar jaudas koeficientu 0,7 tiek uzskatīta par normu.
Un šīs problēmas iemesls slēpjas faktā, ka pie ieejas parasto komutācijas barošanas avotu ir diodes tilts ar filtra kondensatoru, un neatkarīgi no tā, vai rektificētās strāvas patērētājs ir pat lineāra slodze, strāvai, kas tiek piegādāta no tīkla uz diodes tiltu, joprojām būs pārrāvumi, izteikti izolēti pīķi, starp kuriem ir spraugas ar nulli strāvas patēriņš no tīkla.
Tas notiek tāpēc, ka filtra kondensators uzlādē un izlādējas nevienmērīgi, kā rezultātā samazinās jaudas koeficients — patiesībā jauda no tīkla tiek patērēta īsos impulsos — viens strāvas impulss uz katru pusi no tīkla sinusoidālā viļņa perioda.
Ķēdē, ko baro šāds filtra kondensators, šī parādība rada lielus harmoniskus kropļojumus. Un slodzes jaudas koeficients, ko baro tik vienkāršs taisngriezis ar kondensatoru, kā likums, nepārsniegs 0,3.
Ir vienkāršs "pasīvs" veids, kā nedaudz izlīdzināt asus strāvas maksimumus, nedaudz palielināt jaudas koeficientu un nedaudz samazināt šādā veidā akordeoni… Metode sastāv no induktora pievienošanas starp diodes tiltu un filtra kondensatoru. Tas nedaudz noapaļos virsotnes līdz sinusoidālai formai.
Tomēr šajā gadījumā jaudas koeficients joprojām būs tālu no vienotības (apmēram 0,7), jo patērētās strāvas forma atkal nav sinusoidāla. Un, kad tīklam tiek pieslēgti daudzi šādi lietotāju plāni ar dažādu jaudu, tas kļūst par nopietnu problēmu elektroenerģijas ražotājam.
Labākais veids, kā uzlabot jaudas koeficientu un samazināt līnijas frekvences harmonikas, ir izmantot salīdzinoši vienkāršas aktīvās jaudas koeficienta korekcijas (PFC) shēmas, kuru pamatā ir impulsa pastiprināšanas pārveidotāji komutācijas barošanas avotos.Šeit ieejas taisngrieža ķēdei tiek pievienots ne tikai induktors, bet arī lauka efekta tranzistors ar draiveri un kontrolieri, kā arī diode.
Aktīvās jaudas koeficienta korekcijas laikā (aktīvā PFC) FET ātri pārslēdzas starp diviem stāvokļiem.
Pirmais stāvoklis - kad slēdzis ir aizvērts, drosele saņem strāvu no taisngrieža, uzglabā enerģiju magnētiskajā laukā, savukārt diode ir nospriegota, un slodzi darbina tikai filtra kondensators.
Otrais stāvoklis ir tad, kad tranzistors ir atvērts, šajā cikla daļā diode pāriet vadošā stāvoklī, un drosele tagad nodod enerģiju slodzei un uzlādē kondensatoru. Šāda pārslēgšanās notiek ar vairāku desmitu kilohercu frekvenci. katrs tīkla sinusoidālā viļņa pusvilnis.
Atslēgas vadības ķēde pielāgo laika intervālu ilgumu — cik ilgi drosele ir pievienota tīklam un cik ilgi tas baro kondensatoru, lai spriegums pāri kondensatoram tiktu uzturēts nemainīgā līmenī, piemēram, vidējā droseles strāva. Šī ķēde palielina barošanas jaudas koeficientu līdz 0,98.
Kompetenta komutācijas vadība ir nepieciešama, lai strāvas patēriņš būtu vienā fāzē ar tīkla maiņspriegumu. Šim nolūkam kontrolieris ģenerē PWM signālu, lai vadītu FET vārtus, lai sinusoidālā viļņa pīķa brīdī drosele saņemtu enerģiju īsāku laiku nekā pie sprieguma, kas ir tuvu nullei (ilgāk).
PFC kontrollerim ir izejas sprieguma atgriezeniskās saites cilpa (kas tiek salīdzināta ar atsauci un tiek turēta nemainīga caur PWM), kā arī ieejas sprieguma un induktora strāvas sensors, lai precīzi uzraudzītu vidējo induktora strāvu reāllaikā, lai nodrošinātu, ka slodzei ir maksimālais jaudas koeficients.