PFC galios koeficiento korekcija
Tinklo dažnio galios koeficientas ir harmoninis koeficientas yra svarbūs energijos kokybės rodikliai, ypač elektroninei įrangai, kuri maitinama šia galia.
AC tiekėjui pageidautina, kad Galios koeficientas vartotojų buvo arti vienybės, o elektroniniams prietaisams svarbu, kad harmoniniai iškraipymai būtų kuo mažesni. Tokiomis sąlygomis prietaisų elektroniniai komponentai tarnaus ilgiau, o apkrova dirbs patogiau.
Tiesą sakant, problema yra ta, kad įprastas linijinis maitinimo šaltinis negali aprūpinti elektroninės įrangos tinkamos kokybės ir net didelio efektyvumo elektros energija. Dėl to turime susitaikyti su tuo, kad 80% maitinimo bloko efektyvumas, kai galios koeficientas siekia 0,7, yra laikomas norma.
Ir šios problemos priežastis slypi tame, kad prie įėjimo įprastas perjungiamas maitinimo šaltinis yra diodinis tiltelis su filtro kondensatoriumi, ir nepriklausomai nuo to, ar išlygintos srovės vartotojas yra net tiesinė apkrova, srovė, tiekiama iš tinklo į diodinį tiltelį, vis tiek turės pliūpsnius, ryškias izoliuotas smailes, tarp kurių yra tarpai su nuliu srovės suvartojimas iš tinklo.
Taip atsitinka todėl, kad filtro kondensatorius įkrauna ir išsikrauna netolygiai, todėl galios koeficientas sumažėja – iš tikrųjų elektros energija sunaudojama trumpais impulsais – po vieną srovės impulsą kiekvienai tinklo sinusinės bangos periodo pusei.
Grandinėje, maitinamoje tokiu filtro kondensatoriumi, šis reiškinys sukuria didelius harmoninius iškraipymus. Ir apkrovos, maitinamos tokiu paprastu lygintuvu su kondensatoriumi, galios koeficientas, kaip taisyklė, neviršys 0,3.
Yra paprastas „pasyvus“ būdas šiek tiek išlyginti aštrius srovės smailes, šiek tiek padidinti galios koeficientą ir šiek tiek sumažinti šiuo būdu. akordeonai… Metodas susideda iš induktoriaus pridėjimo tarp diodo tiltelio ir filtro kondensatoriaus. Tai šiek tiek suapvalins smailes iki sinusinės formos.
Tačiau šiuo atveju galios koeficientas vis tiek bus toli nuo vienybės (apie 0,7), nes suvartojamos srovės forma vėlgi nėra sinusinė. O kai prie tinklo prijungiama daug tokio plano skirtingų pajėgumų vartotojų, tai tampa rimta problema elektros energijos gamintojams.
Geriausias būdas pagerinti galios koeficientą ir sumažinti linijos dažnio harmonikas yra naudoti gana paprastas aktyviosios galios koeficiento korekcijos (PFC) schemas, pagrįstas impulsų padidinimo keitikliais perjungiamuose maitinimo šaltiniuose.Čia į įvesties lygintuvo grandinę pridedamas ne tik induktorius, bet ir lauko tranzistorius su tvarkykle ir valdikliu, taip pat diodas.
Aktyvios galios koeficiento korekcijos metu (aktyvus PFC) FET greitai persijungia tarp dviejų būsenų.
Pirmoji būsena – kai jungiklis uždarytas, droselis gauna maitinimą iš lygintuvo, kaupia energiją magnetiniame lauke, o diodas yra atvirkštinis, o apkrovą maitina tik filtro kondensatorius.
Antroji būsena yra kai tranzistorius yra atidarytas, per šią ciklo dalį diodas pereina į laidžiąją būseną, o droselis dabar perduoda energiją apkrovai ir įkrauna kondensatorių.Toks perjungimas vyksta kelių dešimčių kilohercų dažniu. kiekviena tinklo sinusinės bangos pusbangė.
Rakto valdymo grandinė reguliuoja laiko intervalų trukmę – kiek laiko droselis yra prijungtas prie tinklo ir kiek laiko jis įjungia kondensatorių, kad kondensatoriaus įtampa būtų palaikoma pastoviame lygyje, pavyzdžiui, vidutinė droselio srovė. Ši grandinė padidina maitinimo galios koeficientą iki 0,98.
Būtinas kompetentingas perjungimo valdymas, kad srovės suvartojimas atitiktų kintamos tinklo įtampos fazę. Šiuo tikslu valdiklis generuoja PWM signalą, kad valdytų FET vartus, kad sinusinės bangos piko metu droselis gautų energiją trumpiau nei esant artimai nuliui įtampai (ilgiau).
PFC valdiklis turi išėjimo įtampos grįžtamojo ryšio kilpą (kuri lyginama su atskaita ir palaikoma pastovi). per PWM), taip pat įvesties įtampos ir induktoriaus srovės jutiklis, skirtas tiksliai stebėti vidutinę induktoriaus srovę realiuoju laiku ir užtikrinti, kad apkrovos galios koeficientas būtų didžiausias.