PFC-vermogensfactorcorrectie
De arbeidsfactor en de harmonische factor van de netfrequentie zijn belangrijke indicatoren van de stroomkwaliteit, vooral voor de elektronische apparatuur die door dit vermogen wordt gevoed.
Dat is voor de AC-leverancier wenselijk Krachtfactor van consumenten was bijna één, en voor elektronische apparaten is het belangrijk dat harmonische vervormingen zo laag mogelijk zijn. Onder dergelijke omstandigheden gaan de elektronische componenten van de apparaten langer mee en werkt de belasting comfortabeler.
In feite is er een probleem, namelijk dat de conventionele lineaire stroombron niet in staat is om de elektronische apparatuur te voorzien van elektriciteit van een geschikte kwaliteit en zelfs een hoog rendement. Als gevolg hiervan moeten we accepteren dat het rendement van de voedingseenheid van 80% met een arbeidsfactor die neigt naar 0,7 als norm wordt beschouwd.
En de reden voor dit probleem ligt in het feit dat bij de ingang conventionele schakelende voeding er is een diodebrug met een filtercondensator, en ongeacht of de gelijkgerichte stroomverbruiker zelfs een lineaire belasting is, zal de stroom die van het netwerk naar de diodebrug wordt geleverd nog steeds uitbarstingen hebben, uitgesproken geïsoleerde pieken, waartussen gaten zijn met nul stroomverbruik van het netwerk.
Dit gebeurt omdat de filtercondensator ongelijkmatig oplaadt en ontlaadt, wat resulteert in een vermindering van de arbeidsfactor - eigenlijk wordt stroom van het net verbruikt in korte pulsen - één stroompuls voor elke helft van de sinusgolfperiode van het net.
In een schakeling die door zo'n filtercondensator wordt gevoed, genereert dit fenomeen een hoge harmonische vervorming. En de vermogensfactor van een belasting die wordt gevoed door zo'n eenvoudige gelijkrichter met een condensator zal in de regel niet hoger zijn dan 0,3.
Er is een eenvoudige "passieve" manier om de scherpe stroompieken iets af te vlakken, de arbeidsfactor iets te verhogen en op deze manier iets te verlagen accordeons… De methode bestaat uit het toevoegen van een inductor tussen de diodebrug en de filtercondensator. Hierdoor worden de toppen enigszins afgerond tot een sinusvormige vorm.
In dit geval zal de arbeidsfactor echter nog verre van één zijn (ongeveer 0,7), aangezien de vorm van de verbruikte stroom weer helemaal niet sinusvormig is. En als er veel van dit soort gebruikers met verschillende capaciteiten op het net zijn aangesloten, wordt dat een serieus probleem voor de stroomopwekkende partij.
De beste manier om de vermogensfactor te verbeteren en lijnfrequentieharmonischen te verminderen, is door gebruik te maken van relatief eenvoudige actieve vermogensfactorcorrectie (PFC)-schema's op basis van puls-boost-omzetters in schakelende voedingen.Hier wordt niet alleen een inductor toegevoegd aan het ingangsgelijkrichtercircuit, maar ook een veldeffecttransistor met een driver en controller, evenals een diode.
Tijdens actieve arbeidsfactorcorrectie (actieve PFC) schakelt de FET snel tussen de twee toestanden.
De eerste toestand - wanneer de schakelaar gesloten is, ontvangt de smoorspoel stroom van de gelijkrichter, slaat energie op in het magnetische veld, terwijl de diode in tegengestelde richting is voorgespannen en de belasting alleen wordt gevoed door de filtercondensator.
De tweede toestand is wanneer de transistor open is, tijdens dit deel van de cyclus gaat de diode in de geleidende toestand en de smoorspoel brengt nu energie over naar de belasting en laadt de condensator op.Een dergelijke schakeling vindt plaats met een frequentie van enkele tientallen kilohertz voor elke halve golf van de sinusgolf van het net.
Het sleutelbesturingscircuit past de duur van de tijdsintervallen aan - hoe lang de smoorspoel op het net is aangesloten en hoe lang deze de condensator bekrachtigt, zodat de spanning over de condensator op een constant niveau wordt gehouden, zoals de gemiddelde smoorspoelstroom. Deze schakeling verhoogt de arbeidsfactor van de voeding tot 0,98.
Deskundig schakelmanagement is nodig zodat het stroomverbruik in fase is met de wisselspanning van het net. Hiertoe genereert de controller een PWM-signaal om de poort van de FET te besturen, zodat op het hoogtepunt van de sinusgolf de smoorspoel kortere tijd energie ontvangt dan bij een spanning dichtbij nul (langer).
De PFC-controller heeft een terugkoppellus voor de uitgangsspanning (die wordt vergeleken met een referentie en constant gehouden via PWM), evenals een ingangsspanning en inductorstroomsensor om de gemiddelde inductorstroom in realtime nauwkeurig te bewaken om ervoor te zorgen dat de belasting de maximale vermogensfactor heeft.