Διόρθωση συντελεστή ισχύος PFC
Ο συντελεστής ισχύος και ο αρμονικός συντελεστής της συχνότητας του δικτύου είναι σημαντικοί δείκτες ποιότητας ισχύος, ειδικά για τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό που τροφοδοτείται από αυτήν την ισχύ.
Είναι επιθυμητό για τον προμηθευτή AC ότι Συντελεστής ισχύος των καταναλωτών ήταν κοντά στην ενότητα και για τις ηλεκτρονικές συσκευές είναι σημαντικό οι αρμονικές παραμορφώσεις να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερες. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα των συσκευών θα ζουν περισσότερο και το φορτίο θα λειτουργεί πιο άνετα.
Στην πραγματικότητα, υπάρχει ένα πρόβλημα, το οποίο είναι ότι η συμβατική γραμμική πηγή ισχύος αδυνατεί να παρέχει στον ηλεκτρονικό εξοπλισμό ηλεκτρική ενέργεια κατάλληλης ποιότητας και μάλιστα υψηλής απόδοσης. Ως αποτέλεσμα, πρέπει να αποδεχτούμε το γεγονός ότι η απόδοση της μονάδας τροφοδοσίας 80% με συντελεστή ισχύος τείνει στο 0,7 θεωρείται ο κανόνας.
Και ο λόγος για αυτό το πρόβλημα έγκειται στο γεγονός ότι στην είσοδο συμβατικό τροφοδοτικό μεταγωγής υπάρχει μια γέφυρα διόδου με πυκνωτή φίλτρου και ανεξάρτητα από το αν ο καταναλωτής ανορθωμένου ρεύματος είναι ακόμη και γραμμικό φορτίο, το ρεύμα που παρέχεται από το δίκτυο στη γέφυρα διόδου θα εξακολουθεί να έχει εκρήξεις, έντονες μεμονωμένες κορυφές, μεταξύ των οποίων υπάρχουν κενά με μηδέν τρέχουσα κατανάλωση από το δίκτυο.
Αυτό συμβαίνει επειδή ο πυκνωτής του φίλτρου φορτίζει και αποφορτίζεται άνισα, με αποτέλεσμα τη μείωση του συντελεστή ισχύος—στην πραγματικότητα, η ισχύς από το δίκτυο καταναλώνεται σε σύντομους παλμούς—ένας παλμός ρεύματος για κάθε μισό της περιόδου ημιτονοειδούς κύματος του δικτύου.
Σε ένα κύκλωμα που τροφοδοτείται από έναν τέτοιο πυκνωτή φίλτρου, αυτό το φαινόμενο δημιουργεί υψηλή αρμονική παραμόρφωση. Και ο συντελεστής ισχύος ενός φορτίου που τροφοδοτείται από έναν τόσο απλό ανορθωτή με πυκνωτή, κατά κανόνα, δεν θα υπερβαίνει το 0,3.
Υπάρχει ένας απλός "παθητικός" τρόπος για να εξομαλύνετε ελαφρώς τις απότομες κορυφές ρεύματος, να αυξήσετε ελαφρώς τον συντελεστή ισχύος και να μειώσετε ελαφρώς με αυτόν τον τρόπο ακορντεόν… Η μέθοδος συνίσταται στην προσθήκη ενός επαγωγέα μεταξύ της γέφυρας διόδου και του πυκνωτή του φίλτρου. Αυτό θα στρογγυλοποιήσει ελαφρώς τις κορυφές σε ημιτονοειδές σχήμα.
Σε αυτή την περίπτωση, ωστόσο, ο συντελεστής ισχύος θα απέχει πολύ από τη μονάδα (περίπου 0,7), αφού το σχήμα του ρεύματος που καταναλώνεται και πάλι δεν είναι καθόλου ημιτονοειδές. Και όταν πολλά τέτοια σχέδια χρηστών με διαφορετικές χωρητικότητες συνδέονται στο δίκτυο, γίνεται σοβαρό πρόβλημα για τον παραγωγό.
Ο καλύτερος τρόπος για να βελτιώσετε τον συντελεστή ισχύος και να μειώσετε τις αρμονικές συχνότητας γραμμής είναι να χρησιμοποιήσετε σχετικά απλά σχήματα διόρθωσης συντελεστή ενεργού ισχύος (PFC) που βασίζονται σε μετατροπείς ενίσχυσης παλμού σε τροφοδοτικά μεταγωγής.Εδώ, δεν προστίθεται μόνο ένας επαγωγέας στο κύκλωμα ανορθωτή εισόδου, αλλά και ένα τρανζίστορ πεδίου με οδηγό και ελεγκτή, καθώς και μια δίοδος.
Κατά τη διόρθωση του ενεργού συντελεστή ισχύος (ενεργό PFC), το FET αλλάζει γρήγορα μεταξύ των δύο καταστάσεων.
Η πρώτη κατάσταση - όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, το τσοκ λαμβάνει ισχύ από τον ανορθωτή, αποθηκεύει ενέργεια στο μαγνητικό πεδίο, ενώ η δίοδος έχει αντίστροφη πόλωση και το φορτίο τροφοδοτείται μόνο από τον πυκνωτή του φίλτρου.
Η δεύτερη κατάσταση είναι όταν το τρανζίστορ είναι ανοιχτό, σε αυτό το μέρος του κύκλου η δίοδος μεταβαίνει σε αγώγιμη κατάσταση και το τσοκ μεταφέρει τώρα ενέργεια στο φορτίο και φορτίζει τον πυκνωτή. κάθε μισό κύμα του ημιτονοειδούς κύματος δικτύου.
Το κύκλωμα ελέγχου κλειδιού προσαρμόζει τη διάρκεια των χρονικών διαστημάτων—πόσο το τσοκ είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο και πόσο καιρό ενεργοποιεί τον πυκνωτή, ώστε η τάση στον πυκνωτή να διατηρείται σε σταθερό επίπεδο, όπως το μέσο ρεύμα τσοκ. Αυτό το κύκλωμα αυξάνει τον συντελεστή ισχύος της παροχής στο 0,98.
Η κατάλληλη διαχείριση μεταγωγής είναι απαραίτητη ώστε η κατανάλωση ρεύματος να είναι σε φάση με την εναλλασσόμενη τάση του δικτύου. Για το σκοπό αυτό, ο ελεγκτής παράγει ένα σήμα PWM για τον έλεγχο της πύλης του FET, έτσι ώστε στην αιχμή του ημιτονοειδούς κύματος, το τσοκ να λαμβάνει ενέργεια για μικρότερο χρονικό διάστημα από ότι σε τάση κοντά στο μηδέν (μεγαλύτερη).
Ο ελεγκτής PFC έχει έναν βρόχο ανάδρασης τάσης εξόδου (ο οποίος συγκρίνεται με μια αναφορά και διατηρείται σταθερή μέσω PWM), καθώς και έναν αισθητήρα τάσης εισόδου και ρεύματος επαγωγέα για την ακριβή παρακολούθηση του μέσου ρεύματος του επαγωγέα σε πραγματικό χρόνο για να διασφαλιστεί ότι το φορτίο έχει τον μέγιστο συντελεστή ισχύος.