Correcció del factor de potència PFC
El factor de potència i el factor harmònic de la freqüència de la xarxa són indicadors importants de la qualitat de l'energia, especialment per als equips electrònics que s'alimenten amb aquesta potència.
És desitjable per al proveïdor de CA que Factor de potència dels consumidors estava a prop de la unitat, i per als dispositius electrònics és important que les distorsions harmòniques siguin tan baixes com sigui possible. En aquestes condicions, els components electrònics dels dispositius viuran més temps i la càrrega funcionarà més còmodament.
De fet, hi ha un problema, que és que la font d'alimentació lineal convencional és incapaç de proporcionar als equips electrònics electricitat de qualitat adequada i fins i tot d'alta eficiència. Com a resultat, hem d'acceptar el fet que l'eficiència de la font d'alimentació del 80% amb un factor de potència que tendeix a 0,7 es considera la norma.
I la raó d'aquest problema rau en el fet que a l'entrada font d'alimentació de commutació convencional hi ha un pont de díodes amb un condensador de filtre i, independentment de si el consumidor de corrent rectificat és fins i tot una càrrega lineal, el corrent subministrat des de la xarxa al pont de díodes encara tindrà ràfegues, pics aïllats pronunciats, entre els quals hi ha buits amb zero. consum actual de la xarxa.
Això passa perquè el condensador del filtre es carrega i es descarrega de manera desigual, donant lloc a una reducció del factor de potència; en realitat, l'energia de la xarxa es consumeix en polsos curts: un pols de corrent per cada meitat del període d'ona sinusoïdal de la xarxa.
En un circuit alimentat per un condensador de filtre d'aquest tipus, aquest fenomen genera una gran distorsió harmònica. I el factor de potència d'una càrrega alimentada per un rectificador tan senzill amb un condensador, per regla general, no superarà 0,3.
Hi ha una manera "passiva" senzilla de suavitzar lleugerament els pics de corrent aguts, augmentar lleugerament el factor de potència i disminuir lleugerament d'aquesta manera acordions... El mètode consisteix a afegir un inductor entre el pont de díodes i el condensador del filtre. Això arrodonirà lleugerament els cims a una forma sinusoïdal.
En aquest cas, però, el factor de potència encara estarà lluny de la unitat (uns 0,7), ja que la forma del corrent consumit de nou no és gens sinusoïdal. I quan molts d'aquests plans d'usuaris amb diferents capacitats estan connectats a la xarxa, es converteix en un greu problema per a la part generadora d'energia.
La millor manera de millorar el factor de potència i reduir els harmònics de freqüència de línia és utilitzar esquemes de correcció del factor de potència activa (PFC) relativament senzills basats en convertidors d'impuls de pols en fonts d'alimentació de commutació.Aquí, no només s'afegeix un inductor al circuit rectificador d'entrada, sinó també un transistor d'efecte de camp amb un controlador i controlador, així com un díode.
Durant la correcció del factor de potència activa (PFC actiu), el FET canvia ràpidament entre els dos estats.
El primer estat: quan l'interruptor està tancat, l'obturador rep energia del rectificador, emmagatzema energia al camp magnètic, mentre que el díode està polaritzat inversament i la càrrega només s'alimenta amb el condensador del filtre.
El segon estat és quan el transistor està obert, durant aquesta part del cicle el díode passa a l'estat de conducció, i l'obturador ara transfereix energia a la càrrega i carrega el condensador. Aquest canvi es produeix amb una freqüència de diverses desenes de kilohertz per cada mitja ona de l'ona sinusoïdal de la xarxa.
El circuit de control de la clau ajusta la durada dels intervals de temps: quant de temps està connectat l'obstrucció a la xarxa i quant de temps s'activa el condensador perquè la tensió a través del condensador es mantingui a un nivell constant, com ara el corrent d'obstrucció mitjà. Aquest circuit augmenta el factor de potència de l'alimentació fins a 0,98.
És necessària una gestió de commutació competent perquè el consum de corrent estigui en fase amb la tensió alterna de la xarxa. Amb aquest propòsit, el controlador genera un senyal PWM per controlar la porta del FET, de manera que en el pic de l'ona sinusoïdal, l'obturador rebi energia durant un temps més curt que a una tensió propera a zero (més llarga).
El controlador PFC té un bucle de retroalimentació de voltatge de sortida (que es compara amb una referència i es manté constant mitjançant PWM), així com un sensor de tensió d'entrada i corrent de l'inductor per controlar amb precisió el corrent mitjà de l'inductor en temps real per assegurar-se que la càrrega tingui el factor de potència màxim.