PFC, konvertáló eszközök, tárgyak

PFC

Az utóbbi évtizedekben a száma, elektronika használható otthon, az irodában és a gyártás drámaian növekedett, és a legtöbb eszközt használnak kapcsolóüzemű tápegységek. Ezek a források generálnak harmonikus áram torzítás és nemlineáris, amelyek hátrányosan befolyásolják az elektromos vezetékek és berendezések csatlakozik hozzá. Ez a hatás nem csak a kifejezett mindenféle zajt. működését befolyásoló érzékeny eszközök, hanem a túlmelegedés a semleges vonal. Ha folyik a terhelő áramok jelentős harmonikus komponensek nem esnek egybe fázisban a feszültség, az áram a nullavezető (ami szimmetrikus terhelés alatt gyakorlatilag nulla) növelheti akár egy kritikus értéket.

Az egyik hatékony módja annak, hogy ezt a problémát - használata hatalmi tényező korrektorok PFC (Power Factor Correction). A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a bemeneti áramkör a szinte bármilyen elektronikus eszközhöz pulzáló átalakítók tartalmaznia kell adott PFC-áramkör, amely egy csökkentése vagy teljes elnyomása a jelenlegi harmonikus.

Teljesítmény tényező korrekció

Egy tipikus kapcsolóüzemű tápegység egy hálózati egyenirányító, simító kondenzátor és a feszültség-átalakító. Egy ilyen forrás áramot fogyaszt csak azokban a pillanatokban, amikor a tápfeszültséget a egyenirányító simító kondenzátor feletti feszültséget is (a kondenzátor) fordul elő, hogy körülbelül negyede alatt. A többi forrás nem fogyaszt áramot a hálózatból, mert a terhelés meghajtásáról egy kondenzátor. Ez vezet a mi látható a hálózati terhelés csak a csúcsa feszültség, áramfelvétel rövid impulzus alakú, és tartalmaz egy sor harmonikus összetevők (lásd. Ábra. 1).

A másodlagos tápegység, amelynek fázisjavító, fogyaszt kis harmonikus torzítás, egyenletesen kiválasztja a tápfeszültséget a hálózaton, van az amplitúdó arányát (az aktuális amplitúdó értéket annak RMS érték) kisebb, mint a nem korrigált forrás. Teljesítménytényező korrekció csökkenti az effektív áramfelvétel, amely lehetővé teszi, hogy csatlakozzon egy terminál a hálózati feletti különböző eszközök létrehozása nélkül abban túláram (lásd. Ábra. 2).

Teljesítmény tényező (Power Factor PF) - a paraméter jellemző torzulások okozta terhelés (a mi esetünkben - a tápegység) az AC hálózaton. Kétféle torzítás - harmonikus és nemlineáris. Harmonikus torzítás okozta terhelés reaktív jellege és képviseli a fáziseltolás az áram és a feszültség. A nemlineáris torzítások be a hálózat „nem lineáris” terhelésnél. Ezek a torzulások vannak kifejezve az eltérítő áramhullámforma vagy feszültség szinusz hullám. Abban az esetben, hogy a harmonikus torzítás teljesítménytényező tartják koszinusza fáziskülönbség áram és feszültség közötti, vagy az aktív teljesítmény arányt a teljes felhasznált teljesítmény a hálózatból. Nemlineáris torzítás teljesítmény tényező aránya erejét az első harmonikus összetevője a jelenlegi teljes energiafogyasztás a készülék. Meg lehet tekinteni a mértéke, hogy egyenletesen a készülék áramot fogyaszt a hálózatról.

Általában, a teljesítmény-tényező - a termék a koszinusz fáziskülönbség közötti szög a feszültség és áram, valamint a koszinusza közötti szög a vektor és a vektor az alapharmonikus a teljes áram. Ezt a meghatározást eredmény érvek az alábbiakban ismertetjük. Aktív folyó áram ohmos terhelést adja meg:

I 2, ahol Neff - állandó elem (abban az esetben, szinuszos feszültség nulla), I 2 1eff - alapharmonikus, valamint a keretében az összegzés megjelölés - alacsonyabb harmonikusok. Amikor a vezetés egy reaktív terhelés ezen expresszió reaktív komponens, és tart formájában:

I rms 2 = I 0 2 + (I 2 1eff (P) + I 2 1eff (Q)) + SI 2 Neff. Aktív teljesítmény - átlagos értéke az időszak allokált teljesítmény az aktív terhelést.

Meg lehet képviseli, mint a termék a jelenlegi feszültség a jelenlegi aktív komponenst Vrms P = CH I1eff (P). Fizikailag ez a felszabaduló energia hő formájában időegység aktív ellenállás. Az meddő teljesítmény jelenlegi termék megérteni feszültséget reaktív komponens aktuális: Q = Vrms I1eff CH (Q). A fizikai értelemben - ez az energia, amely átkerül kétszer időszakban a generátort a terhelés és kétszer - a terhelés a generátor. A teljes teljesítmény a hatásos ható terhelés a teljes áram: S = U eff H Ieff (összesen). A komplex síkon ábrázolható összegeként a vektorok a P és Q, ami azt mutatja, a függőség a I = 2 I1eff (összesen) cos j, ahol j - közötti szög vektorok a P és Q, amely szintén jellemzi fáziskülönbség áram és feszültség közötti az áramkörben.

A fentiek alapján, a kimenetre teljesítménytényező:

Meg kell jegyezni, hogy ez az arány (I1eff) / (Ieff (összes)) a koszinusza közötti szög megfelelő vektorok a tényleges értéke a teljes áram és az aktuális érték az első harmonikus. Ha jelöljük a szög q, a kifejezés a teljesítmény tényező válik: PF = cos j × cos q. fázisjavító feladata az, hogy nullára fáziskülönbség szög j feszültség és áram közötti, valamint a szög q fogyasztott áram harmonikus torzítása (vagy más szavakkal, hogy közelítse a jelenlegi hullámforma szinuszos görbe és maximális eltolás fáziseltolás).

A teljesítménytényező kifejezve tizedes tört, amelynek értéke közötti tartományban 0-ról 1 Az ideális érték - egység (az összehasonlítás, egy tipikus kapcsolóüzemű tápegység nélkül korrekciós érték egy teljesítmény-tényező körülbelül 0,65), 0,95 - jó ár-érték; 0,9 - kielégítő; 0.8 - nem kielégítő. Alkalmazása a fázisjavító berendezés növelheti a teljesítménytényező a 0,65-0,95. Ez valós és belüli értékek 0,97 ... 0,99. Ideális esetben, amikor a teljesítménytényező egységnyi, a hálózati eszköz fogyaszt szinuszos áram nulla fáziseltolódás a feszültséghez képest (amely megfelel a teljes aktív terhelést lineáris áram-feszültség jelleggörbe).

Passzív Power Factor Correction

Passzív korrekciós eljárást gyakran alkalmazzák az alacsony költségű, alacsony fogyasztású eszközöket (amelyek nem rendelkeznek szigorú követelményeket fiatalabb intenzitás harmonikusok). Passzív kompenzáció lehet elérni teljesítmény tényező körülbelül 0,9. Ez akkor hasznos, ha az áramforrás került kifejlesztésre, csak akkor tudjuk létrehozni a megfelelő szűrőt, és kapcsolja be a bejáratnál, hogy az áramkör.

A passzív fázisjavító, hogy kiszűrje az áramfelvétel alkalmazásával LC-sávszűrő. Ez a módszer számos korlátja van. LC-szűrő lehet hatékony, mint a teljesítmény-tényező korrektor csak akkor, ha a feszültség, frekvencia és a terhelés változik egy szűk értéktartományban. Mivel a szűrőt kell működnie alacsony frekvenciájú (50/60 Hz), annak összetevői nagy méretek, a súly és az alacsony minőségű faktor (ami nem mindig elfogadható). Először. komponensek száma a passzív megközelítés sokkal kisebb, így - MTBF több, másrészt. generált passzív korrekciós és kapcsolatba kevesebb elektromágneses interferenciát, mint amikor aktív.

Az aktív fázisjavító

Aktív teljesítménytényező korrektor három feltételnek kell megfelelnie:

1) áramfelvétel formában kell lennie, mint a lehető legközelebb a szinuszos és - „fázisban” a feszültség. A pillanatnyi értéke az áramfogyasztást a hálózati arányosnak kell lennie a pillanatnyi feszültséget.

2) levették az áramforrásról állandó értéken kell tartani akkor is, ha a változás a feszültség. Ez azt jelenti, hogy kisebb feszültségű rendszer terhelési áram kell növelni, és fordítva.

3) A kimeneti feszültsége a PFC-korrektor nem függ a terhelés. Ha a feszültség az egész terhelést növelni kell a jelenlegi át, és fordítva.

Több olyan rendszer, amellyel végre egy aktív fázisjavító. A legnépszerűbb abban a pillanatban, „a konverter áramkör, hogy növelje» (boost konverter). Ez a rendszer valamennyi követelményének eleget tesz a modern tápegységek. Először. ez lehetővé teszi, hogy a munka hálózatok különböző értékeit a tápfeszültség (85-270) korlátozások nélkül, és minden további módosításokat. Második. ez kevésbé érzékenyek eltérések elektromos hálózati paramétereket (feszültségtüskéket vagy pillanatnyi kikapcsolni). A másik előnye ennek a rendszernek - több, mint egy egyszerű megvalósítását a túlfeszültség-védelmi. Egyszerűsített rendszer „jelátalakító a növekedés a” ábrán látható. 3.

Szabványos teljesítménytényező korrektor AD / DC-átalakító az impulzus szélessége (PWM) modulációs. A modulátor működik nagy teljesítményű (jellemzően MOSFET) gombot, amely konvertálja a egyenáramú vagy egyenirányított hálózati feszültség egy impulzussorozat, amely után helyesbítését kapjuk meg a kimenet a DC feszültség.

Ideiglenes kiegyenlítő működés chart ábrán látható. 4. Amikor a MOSFET-módon áram az induktor lineárisan nő - így zárva dióda, és a C2 kondenzátor lemerült, hogy a terhelés. Ezután, amikor a tranzisztor zárva van, a feszültség a tekercs „nyit” a dióda és a felhalmozott energia az induktor feltölti a C2 kondenzátor (és ezzel egyidejűleg ellátó terhelés). A rendszer (szemben a forrás korrekció nélkül) C1 kondenzátort egy kis kapacitás és arra használjuk, hogy kiszűrje a nagyfrekvenciás zajt. 50. A konverzió frekvencia 100 kHz. A legegyszerűbb esetben az áramkör működik állandó terhelhetőség. Vannak olyan módon, hogy a hatékonyság növelése korrekció dinamikusan változó működési ciklus (ciklus megfelelő a boríték feszültség a hálózati egyenirányító).

Rendszer „átalakítót megnövekedett” működhet három mód. folyamatosan. Diszkrét és az úgynevezett „kritikus vezetési mód.” A diszkrét mód minden egyes időszakban fojtószelep is „esik” a nullához, és bizonyos idő múlva ismét emelkedni kezd, és a folyamatos - a jelenlegi, nem éri a nullát, kezd ismét növekedni. Rezhimkriticheskoy vezetőképesség ritkábban alkalmazzák, mint az előző kettő. Ez bonyolultabb végrehajtani. Jelentése, hogy a MOSFET kinyílik, amikor a tekercs áram eléri a nullát. Ha ebben a módban működik egyszerűsíti kiigazítás a kimeneti feszültséget.

Az üzemmód kiválasztása függ a szükséges kimeneti teljesítmény az áramforrás. A teljesítmény eszközök 400 watt folyamatos üzemmódban használjuk, és az alacsony - logika. Az aktív teljesítménytényező korrekció lehet elérni értékei 0.97. 0.99 ha harmonikus torzítás THD (teljes harmonikus torzítás) belül 0,04. 0.08.