PFC-effektfaktorkorrektion

Effektfaktoren og den harmoniske faktor for netfrekvensen er vigtige indikatorer for strømkvalitet, især for det elektroniske udstyr, der får strøm fra denne strøm.

Det er ønskeligt for AC-leverandøren, at Magtfaktor af forbrugerne var tæt på enhed, og for elektroniske enheder er det vigtigt, at harmoniske forvrængninger er så lave som muligt. Under sådanne forhold vil enhedernes elektroniske komponenter leve længere, og belastningen vil arbejde mere komfortabelt.

Faktisk er der et problem, som er, at den konventionelle lineære strømkilde ikke er i stand til at forsyne det elektroniske udstyr med elektricitet af passende kvalitet og endda høj effektivitet. Som et resultat er vi nødt til at acceptere det faktum, at effektiviteten af ​​strømforsyningsenheden på 80% med en effektfaktor på 0,7 betragtes som normen.

Og årsagen til dette problem ligger i det faktum, at ved indgangen konventionel skiftende strømforsyning der er en diodebro med en filterkondensator, og uanset om den ensrettede strømforbruger endda er en lineær belastning, vil den strøm, der tilføres fra netværket til diodebroen stadig have bursts, udtalte isolerede spidser, mellem hvilke der er mellemrum med nul strømforbrug fra nettet.

Dette sker, fordi filterkondensatoren oplades og aflades ujævnt, hvilket resulterer i en reduktion i effektfaktoren - faktisk forbruges strøm fra nettet i korte impulser - en strømimpuls for hver halvdel af nettets sinusbølgeperiode.

I et kredsløb, der forsynes af en sådan filterkondensator, genererer dette fænomen høj harmonisk forvrængning. Og effektfaktoren for en belastning, der fødes af en sådan simpel ensretter med en kondensator, vil som regel ikke overstige 0,3.

Der er en simpel "passiv" måde at udjævne de skarpe strømspidser lidt, øge effektfaktoren lidt og mindske lidt på denne måde harmonikaer… Metoden består i at tilføje en induktor mellem diodebroen og filterkondensatoren. Dette vil en smule runde toppene til en sinusformet form.

I dette tilfælde vil effektfaktoren dog stadig være langt fra enhed (ca. 0,7), da formen af ​​den forbrugte strøm igen slet ikke er sinusformet. Og når mange sådanne planer med brugere med forskellig kapacitet er tilsluttet nettet, bliver det et alvorligt problem for den strømproducerende part.

Den bedste måde at forbedre effektfaktoren og reducere linjefrekvensharmoniske på er at bruge relativt simple aktiv effektfaktorkorrektion (PFC)-skemaer baseret på pulsboost-omformere ved at skifte strømforsyning.Her tilføjes ikke kun en induktor til indgangsensretterkredsløbet, men også en felteffekttransistor med driver og controller samt en diode.

Under aktiv effektfaktorkorrektion (aktiv PFC) skifter FET'en hurtigt mellem de to tilstande.

Den første tilstand - når kontakten er lukket, modtager chokeren strøm fra ensretteren, lagrer energi i magnetfeltet, mens dioden er omvendt forspændt, og belastningen drives kun af filterkondensatoren.

Den anden tilstand er når transistoren er åben, under denne del af cyklussen går dioden i ledende tilstand, og chokeren overfører nu energi til belastningen og oplader kondensatoren.Sådan omskiftning sker med en frekvens på flere tiere kilohertz pr. hver halvbølge af netsinusbølgen.

Nøglekontrolkredsløbet justerer varigheden af ​​tidsintervallerne - hvor længe chokeren er tilsluttet nettet, og hvor længe den aktiverer kondensatoren, så spændingen over kondensatoren holdes på et konstant niveau, såsom den gennemsnitlige chokerstrøm. Dette kredsløb øger forsyningens effektfaktor til 0,98.

Kompetent koblingsstyring er nødvendig, så strømforbruget er i fase med netværkets vekselspænding. Til dette formål genererer controlleren et PWM-signal til at styre FET'ens gate, således at chokeren ved toppen af ​​sinusbølgen modtager energi i kortere tid end ved en spænding tæt på nul (længere).

PFC-controlleren har en udgangsspændingsfeedbacksløkke (som sammenlignes med en reference og holdes konstant via PWM), samt en indgangsspænding og induktorstrømsensor til nøjagtigt at overvåge den gennemsnitlige induktorstrøm i realtid for at sikre, at belastningen har den maksimale effektfaktor.