Corectarea factorului de putere PFC
Factorul de putere și factorul armonic al frecvenței rețelei sunt indicatori importanți ai calității puterii, în special pentru echipamentele electronice care sunt alimentate de această putere.
Este de dorit pentru furnizorul AC ca Factor de putere a consumatorilor a fost aproape de unitate, iar pentru dispozitivele electronice este important ca distorsiunile armonice să fie cât mai scăzute. În astfel de condiții, componentele electronice ale dispozitivelor vor trăi mai mult, iar sarcina va funcționa mai confortabil.
De fapt, există o problemă, și anume că sursa de energie liniară convențională nu este în măsură să furnizeze echipamentelor electronice energie electrică de calitate adecvată și chiar de înaltă eficiență. Ca urmare, trebuie să acceptăm faptul că eficiența unității de alimentare de 80% cu un factor de putere care tinde spre 0,7 este considerată normă.
Iar motivul acestei probleme constă în faptul că la intrare sursă de alimentare cu comutație convențională există o punte de diode cu un condensator de filtru și, indiferent dacă consumatorul de curent redresat este chiar o sarcină liniară, curentul furnizat de la rețea către puntea de diode va avea în continuare explozii, vârfuri izolate pronunțate, între care există goluri cu zero consumul de curent din rețea.
Acest lucru se întâmplă deoarece condensatorul filtrului se încarcă și se descarcă neuniform, rezultând o reducere a factorului de putere - de fapt, puterea de la rețea este consumată în impulsuri scurte - un impuls de curent pentru fiecare jumătate din perioada undei sinusoidale a rețelei.
Într-un circuit alimentat de un astfel de condensator de filtru, acest fenomen generează o distorsiune armonică mare. Și factorul de putere al unei sarcini alimentate de un redresor atât de simplu cu un condensator, de regulă, nu va depăși 0,3.
Există o modalitate simplă „pasivă” de a netezi ușor vârfurile de curent ascuțite, de a crește ușor factorul de putere și de a reduce ușor în acest fel acordeoane… Metoda constă în adăugarea unui inductor între puntea de diode și condensatorul filtrului. Acest lucru va rotunji ușor vârfurile la o formă sinusoidală.
În acest caz, totuși, factorul de putere va fi încă departe de unitate (aproximativ 0,7), deoarece forma curentului consumat nu este din nou sinusoidală. Și când mulți astfel de planuri de utilizatori cu capacități diferite sunt conectați la rețea, devine o problemă serioasă pentru partea generatoare de energie.
Cea mai bună modalitate de a îmbunătăți factorul de putere și de a reduce armonicile de frecvență de linie este de a utiliza scheme relativ simple de corecție a factorului de putere activă (PFC) bazate pe convertoare de impuls-boost în comutarea surselor de alimentare.Aici, la circuitul redresorului de intrare este adăugat nu numai un inductor, ci și un tranzistor cu efect de câmp cu driver și controler, precum și o diodă.
În timpul corecției factorului de putere activ (PFC activ), FET-ul comută rapid între cele două stări.
Prima stare - când întrerupătorul este închis, șocul primește putere de la redresor, stochează energie în câmpul magnetic, în timp ce dioda este polarizată invers, iar sarcina este alimentată numai de condensatorul filtrului.
A doua stare este atunci când tranzistorul este deschis, în această parte a ciclului, dioda intră în starea conducătoare, iar șocul transferă acum energie la sarcină și încarcă condensatorul. O astfel de comutare are loc cu o frecvență de câteva zeci de kiloherți pentru fiecare semiundă a undei sinusoidale de rețea.
Circuitul de control al tastelor reglează durata intervalelor de timp - cât de mult este conectat inductanța la rețea și cât timp alimentează condensatorul, astfel încât tensiunea pe condensator să fie menținută la un nivel constant, cum ar fi curentul mediu de inductie. Acest circuit crește factorul de putere al sursei la 0,98.
Este necesară o gestionare competentă a comutației, astfel încât consumul de curent să fie în fază cu tensiunea alternativă a rețelei. În acest scop, controlerul generează un semnal PWM pentru a controla poarta FET-ului, astfel încât la vârful undei sinusoidale, choke-ul să primească energie pentru un timp mai scurt decât la o tensiune apropiată de zero (mai lungă).
Controlerul PFC are o buclă de feedback de tensiune de ieșire (care este comparată cu o referință și menținută constantă prin PWM), precum și un senzor de tensiune de intrare și curent inductor pentru a monitoriza cu precizie curentul mediu inductor în timp real pentru a se asigura că sarcina are factorul de putere maxim.