PFC-effektfaktorkorrigering

Effektfaktoren og den harmoniske faktoren til nettfrekvensen er viktige indikatorer for strømkvalitet, spesielt for det elektroniske utstyret som drives av denne kraften.

Det er ønskelig for AC-leverandøren at Maktfaktor av forbrukerne var nær enhet, og for elektroniske enheter er det viktig at harmoniske forvrengninger er så lave som mulig. Under slike forhold vil de elektroniske komponentene til enhetene leve lenger, og lasten vil fungere mer komfortabelt.

Faktisk er det et problem, som er at den konvensjonelle lineære kraftkilden ikke er i stand til å gi det elektroniske utstyret elektrisitet av passende kvalitet og til og med høy effektivitet. Som et resultat må vi akseptere det faktum at effektiviteten til strømforsyningsenheten på 80% med en effektfaktor på 0,7 anses som normen.

Og årsaken til dette problemet ligger i det faktum at ved inngangen konvensjonell byttestrømforsyning det er en diodebro med en filterkondensator, og uansett om den likerettede strømforbrukeren til og med er en lineær belastning, vil strømmen som tilføres fra nettverket til diodebroen fortsatt ha utbrudd, uttalte isolerte topper, mellom hvilke det er gap med null strømforbruk fra nettet.

Dette skjer fordi filterkondensatoren lader og utlades ujevnt, noe som resulterer i en reduksjon i effektfaktor – faktisk forbrukes strøm fra nettet i korte pulser – én strømpuls for hver halvdel av nettets sinusbølgeperiode.

I en krets matet av en slik filterkondensator, genererer dette fenomenet høy harmonisk forvrengning. Og effektfaktoren til en last matet av en så enkel likeretter med en kondensator vil som regel ikke overstige 0,3.

Det er en enkel "passiv" måte å jevne ut de skarpe strømtoppene litt, øke effektfaktoren litt og redusere litt på denne måten trekkspill… Metoden består i å legge til en induktor mellom diodebroen og filterkondensatoren. Dette vil avrunde toppene litt til en sinusformet form.

I dette tilfellet vil imidlertid kraftfaktoren fortsatt være langt fra enhet (ca. 0,7), siden formen på strømmen som forbrukes igjen ikke er sinusformet i det hele tatt. Og når mange slike planer av brukere med ulik kapasitet kobles til nettet, blir det et alvorlig problem for den kraftgenererende parten.

Den beste måten å forbedre effektfaktoren på og redusere linjefrekvensovertonene på er å bruke relativt enkle ordninger for aktiv effektfaktorkorreksjon (PFC) basert på pulsforsterkningsomformere ved bytte av strømforsyninger.Her er ikke bare en induktor lagt til inngangslikeretterkretsen, men også en felteffekttransistor med driver og kontroller, samt en diode.

Under aktiv effektfaktorkorreksjon (aktiv PFC), veksler FET raskt mellom de to tilstandene.

Den første tilstanden - når bryteren er lukket, mottar choken strøm fra likeretteren, lagrer energi i magnetfeltet, mens dioden er omvendt forspent, og belastningen drives kun av filterkondensatoren.

Den andre tilstanden er når transistoren er åpen, i løpet av denne delen av syklusen går dioden over i ledende tilstand, og choken overfører nå energi til lasten og lader kondensatoren.Slik omkobling skjer med en frekvens på flere titalls kilohertz for hver halvbølge av nettsinusbølgen.

Nøkkelkontrollkretsen justerer varigheten av tidsintervallene – hvor lenge choken er koblet til nettet og hvor lenge den energiserer kondensatoren slik at spenningen over kondensatoren holdes på et konstant nivå, for eksempel den gjennomsnittlige chokestrømmen. Denne kretsen øker strømfaktoren til forsyningen til 0,98.

Kompetent koblingsstyring er nødvendig slik at strømforbruket er i fase med vekselspenningen i nettet. For dette formål genererer kontrolleren et PWM-signal for å kontrollere porten til FET, slik at ved toppen av sinusbølgen mottar choken energi i kortere tid enn ved en spenning nær null (lengre).

PFC-kontrolleren har en tilbakekoblingssløyfe for utgangsspenning (som sammenlignes med en referanse og holdes konstant via PWM), samt en inngangsspenning og induktorstrømsensor for nøyaktig å overvåke den gjennomsnittlige induktorstrømmen i sanntid for å sikre at belastningen har maksimal effektfaktor.