PFC güç faktörü düzeltmesi
Şebeke frekansının güç faktörü ve harmonik faktörü, özellikle bu güçle çalışan elektronik cihazlar için güç kalitesinin önemli göstergeleridir.
AC tedarikçisi için arzu edilir Güç faktörü Tüketicilerin oranı bire yakındı ve elektronik cihazlar için harmonik bozulmaların mümkün olduğu kadar düşük olması önemlidir. Bu gibi durumlarda cihazların elektronik aksamları daha uzun ömürlü olacak ve yük daha rahat çalışacaktır.
Aslında bir sorun var ki, geleneksel lineer güç kaynağı elektronik ekipmana uygun kalitede ve hatta yüksek verimlilikte elektrik sağlayamıyor. Sonuç olarak, güç faktörü 0,7'ye eğilimli olan %80 güç kaynağı ünitesinin verimliliğinin norm olarak kabul edildiğini kabul etmeliyiz.
Ve bu sorunun nedeni, girişte geleneksel anahtarlama güç kaynağı filtre kapasitörlü bir diyot köprüsü vardır ve doğrultulmuş akım tüketicisinin doğrusal bir yük olup olmadığına bakılmaksızın, ağdan diyot köprüsüne sağlanan akım, aralarında sıfır ile boşlukların olduğu belirgin izole edilmiş tepe noktalarına sahip olacaktır. ağdan akım tüketimi.
Bunun nedeni, filtre kondansatörünün düzensiz bir şekilde şarj olup deşarj olması ve bunun da güç faktöründe bir azalmaya neden olmasıdır - aslında, şebekeden gelen güç kısa darbelerde tüketilir - şebekenin sinüs dalgası periyodunun her yarısı için bir akım darbesi.
Böyle bir filtre kondansatörü ile beslenen bir devrede, bu fenomen yüksek harmonik bozulma üretir. Ve kapasitörlü bu kadar basit bir doğrultucu tarafından beslenen bir yükün güç faktörü, kural olarak 0,3'ü geçmeyecektir.
Keskin akım tepe noktalarını biraz yumuşatmanın, güç faktörünü biraz artırmanın ve bu şekilde biraz azaltmanın basit bir "pasif" yolu vardır. akordeon… Yöntem, diyot köprüsü ile filtre kondansatörü arasına bir indüktör eklenmesinden oluşur. Bu, tepe noktalarını sinüzoidal bir şekle hafifçe yuvarlayacaktır.
Ancak bu durumda, güç faktörü yine birden uzak olacaktır (yaklaşık 0,7), çünkü tüketilen akımın şekli yine sinüzoidal değildir. Ve farklı kapasitelerdeki bu tür birçok kullanıcı şebekeye bağlandığında, güç üreten taraf için ciddi bir sorun haline gelir.
Güç faktörünü iyileştirmenin ve hat frekansı harmoniklerini azaltmanın en iyi yolu, anahtarlamalı güç kaynaklarında darbe artırma dönüştürücülerine dayanan nispeten basit aktif güç faktörü düzeltme (PFC) şemaları kullanmaktır.Burada, giriş doğrultucu devresine sadece bir indüktör değil, aynı zamanda bir diyotun yanı sıra sürücü ve denetleyicili bir alan etkili transistör eklenir.
Aktif güç faktörü düzeltmesi (aktif PFC) sırasında, FET hızla iki durum arasında geçiş yapar.
İlk durum - anahtar kapatıldığında, jikle doğrultucudan güç alır, manyetik alanda enerji depolar, diyot ters kutuplanır ve yük yalnızca filtre kondansatörü tarafından beslenir.
İkinci durum, transistörün açık olduğu, döngünün bu bölümünde diyot iletken duruma geçtiğinde ve jikle artık enerjiyi yüke aktarır ve kapasitörü şarj eder.Bu tür anahtarlama, birkaç on kilohertzlik bir frekansla gerçekleşir. ana sinüs dalgasının her bir yarım dalgası.
Anahtar kontrol devresi, zaman aralıklarının süresini ayarlar - bobinin şebekeye ne kadar süre bağlı kalacağını ve kapasitördeki voltajın ortalama bobin akımı gibi sabit bir seviyede tutulacağı şekilde kapasitöre ne kadar süre enerji vereceğini ayarlar. Bu devre, kaynağın güç faktörünü 0,98'e yükseltir.
Akım tüketiminin şebekenin alternatif voltajı ile aynı fazda olması için yetkili anahtarlama yönetimi gereklidir. Bu amaçla, kontrolör FET'in kapısını kontrol etmek için bir PWM sinyali üretir, böylece sinüs dalgasının zirvesinde jikle, sıfıra yakın bir voltajdan (daha uzun) daha kısa bir süre için enerji alır.
PFC kontrolör bir çıkış voltajı geri besleme döngüsüne sahiptir (bir referansla karşılaştırılır ve sabit tutulur) PWM aracılığıyla), ayrıca yükün maksimum güç faktörüne sahip olduğundan emin olmak için ortalama indüktör akımını gerçek zamanlı olarak doğru bir şekilde izlemek için bir giriş voltajı ve indüktör akım sensörü.