PFC võimsusteguri korrigeerimine
Võrgu sageduse võimsustegur ja harmoonilistegur on olulised toitekvaliteedi näitajad, eriti elektroonikaseadmete puhul, mis toidavad seda võimsust.
Vahelduvvoolu tarnija jaoks on soovitav Võimsustegur tarbijate arv oli ühtsuse lähedal ning elektroonikaseadmete puhul on oluline, et harmoonilised moonutused oleksid võimalikult madalad. Sellistes tingimustes elavad seadmete elektroonilised komponendid kauem ja koormus töötab mugavamalt.
Tegelikult on probleem selles, et tavaline lineaarne toiteallikas ei suuda elektroonikaseadmeid varustada sobiva kvaliteediga ja isegi kõrge efektiivsusega elektriga. Sellest tulenevalt peame leppima tõsiasjaga, et 0,7-ni kalduva võimsusteguriga toiteploki efektiivsust 80% peetakse normiks.
Ja selle probleemi põhjus seisneb selles, et sissepääsu juures tavaline lülitustoiteallikas seal on filtrikondensaatoriga dioodsild ja olenemata sellest, kas alaldi voolutarbija on isegi lineaarne koormus, on võrgust dioodsillale antavas voolus ikkagi purunemised, väljendunud isoleeritud piigid, mille vahel on tühimikud nulliga. voolutarve võrgust.
See juhtub seetõttu, et filtri kondensaator laeb ja tühjeneb ebaühtlaselt, mille tulemuseks on võimsusteguri vähenemine – tegelikult tarbitakse võrgust saadavat voolu lühikeste impulssidena – üks vooluimpulss iga poole siinuslaine perioodi kohta.
Sellise filtri kondensaatoriga toidetavas vooluringis tekitab see nähtus suuri harmoonilisi moonutusi. Ja sellise lihtsa kondensaatoriga alaldi poolt toidetava koormuse võimsustegur ei ületa reeglina 0,3.
On lihtne "passiivne" viis teravate voolutippude pisut silumiseks, võimsusteguri suurendamiseks ja sel viisil veidi vähendamiseks akordionid… Meetod seisneb induktiivpooli lisamises dioodisilla ja filtrikondensaatori vahele. See ümardab piigid veidi sinusoidaalseks.
Sel juhul on võimsustegur siiski kaugel ühtsusest (umbes 0,7), kuna tarbitava voolu kuju pole jällegi sinusoidne. Ja kui paljud sellised erineva võimsusega kasutajate plaanid on võrku ühendatud, muutub see elektritootja jaoks tõsiseks probleemiks.
Parim viis võimsusteguri parandamiseks ja liini sageduse harmooniliste vähendamiseks on kasutada lülitustoiteallikates suhteliselt lihtsaid aktiivvõimsusteguri korrigeerimise (PFC) skeeme, mis põhinevad impulsi võimendusmuunduril.Siin ei lisata sisendalaldi ahelasse mitte ainult induktiivpool, vaid ka väljatransistor koos draiveri ja kontrolleriga, samuti diood.
Aktiivse võimsusteguri korrigeerimise (aktiivse PFC) ajal lülitub FET kiiresti kahe oleku vahel.
Esimene olek - kui lüliti on suletud, saab drossel toidet alaldist, salvestab energiat magnetvälja, diood on aga pöördpingestusega ja koormust toidab ainult filtri kondensaator.
Teine olek on kui transistor on avatud, selle tsükli osa jooksul läheb diood juhtivasse olekusse ja drossel kannab nüüd energiat koormusele ja laeb kondensaatorit.Selline lülitus toimub sagedusega mitukümmend kilohertsi võrgu siinuslaine iga poollaine.
Võtmega juhtahel reguleerib ajaintervallide kestust – kui kaua drossel on võrku ühendatud ja kui kaua see kondensaatorit pingestab, et kondensaatori pinge püsiks konstantsel tasemel, näiteks õhuklapi keskmisel voolul. See ahel suurendab toite võimsustegurit 0,98-ni.
Pädev lülitushaldus on vajalik selleks, et voolutarve oleks faasis võrgu vahelduvpingega. Selleks genereerib kontroller FET-i paisu juhtimiseks PWM-signaali, nii et siinuslaine haripunktis saab drossel energiat lühemat aega kui nullilähedase pinge korral (pikemalt).
PFC-kontrolleril on väljundpinge tagasisideahel (mida võrreldakse etaloniga ja hoitakse konstantsena PWM-i kaudu), samuti sisendpinge ja induktiivpooli vooluandur, et jälgida reaalajas täpselt keskmist induktiivpooli voolu, et tagada koormuse maksimaalne võimsustegur.