Si të konfiguroni telefonat inteligjentë dhe PC. Portali informativ
  • në shtëpi
  • Interesante
  • Parimi i punës së korrigjuesit të faktorit të fuqisë. Me rrymë të ulët nisjeje: korrigjues të faktorit të fuqisë nga STM

Parimi i punës së korrigjuesit të faktorit të fuqisë. Me rrymë të ulët nisjeje: korrigjues të faktorit të fuqisë nga STM

Problemet e ngritjes së energjisë nga një ndreqës klasik

Problemi kryesor i një ndreqësi klasik me një kondensator ruajtës që funksionon nga një tension sinusoidal ose tjetër jo drejtkëndor është fakti që energjia merret nga rrjeti vetëm në ato momente kur tensioni në të është më i madh se tensioni në kondensatorin e ruajtjes. Në të vërtetë, një kondensator mund të ngarkohet vetëm nëse në të aplikohet një tension më i madh se ai në të cilin është ngarkuar tashmë.

Për më tepër, në ato momente kur voltazhi i rrjetit bëhet më i madh se tensioni i kondensatorit, rryma e karikimit është shumë e madhe, dhe pjesën tjetër të kohës është zero. Rezulton se, për shembull, për një tension të furnizimit sinusoidal, vërehen rritje të rrymës kur voltazhi arrin vlerat e pikut. Nëse pajisja juaj konsumon pak energji, atëherë kjo mund të tolerohet. Por për një ngarkesë prej, të themi, 1 kW 220V, rritjet e rrymës mund të arrijnë 100 A. Gjë që është plotësisht e papranueshme.

Për vëmendjen tuaj një përzgjedhje e materialeve:

R7- 10 Ohm.

R6- 0,1 ohm.

R4- 300 kOhm, R5- 30 kOhm.

R3- 100 kOhm, C4- 1 nF. Këta elementë vendosin frekuencën e kontrolluesit PWM. Ne i zgjedhim ato në mënyrë që frekuenca të jetë 30 kHz.

C3- 0,05 uF. Ky është korrigjimi i frekuencës së ciklit të reagimit. Nëse voltazhi i daljes fillon të pulsojë ose nuk vendoset mjaft shpejt kur ndryshon rryma e ngarkesës, atëherë kjo kapacitet duhet të zgjidhet.

VD2- HER208.

C1- 1000 uF. C2- 4700 uF.

VD1- Dioda Zener 15 V. R1- 300 kOhm 0,5 W.

VT1- Tranzistor i tensionit të lartë 400 volt. Ky është një qark fillestar, rryma rrjedh nëpër këtë tranzistor vetëm në fillim të funksionimit. Pas shfaqjes së EMF në mbështjelljen L2, transistori mbyllet. Pra shpërndarja e fuqisë në këtë tranzistor është e vogël.

D2- stabilizues i integruar i tensionit (KREN) për 12V.

D1- Kontrollues i integruar PWM. I përshtatshëm 1156EU3 ose ekuivalenti i tij i importuar UC3823.

Shtim nga 27.02.2013 Prodhuesi i huaj i kontrollorëve Texas Instruments na dha një surprizë çuditërisht të këndshme. U shfaqën çipat UC3823A dhe UC3823B. Këta kontrollues kanë funksione pine paksa të ndryshme nga UC3823. Ata nuk do të funksionojnë në qarqet UC3823. Pin 11 tani ka fituar funksione krejtësisht të ndryshme. Për të përdorur kontrollorët me indekset e shkronjave A dhe B në skemën e përshkruar, duhet të dyfishoni rezistencën R6, të përjashtoni rezistorët R4 dhe R5, të varni (mos lidheni askund) këmbën 11. Sa për analogët rusë, lexuesit na shkruajnë se në grupe të ndryshme të mikroqarqeve, instalimet elektrike janë të ndryshme (gjë që është veçanërisht e bukur), megjithëse nuk kemi parë ende një instalim të ri.

L1- një induktor 2 mH, i vlerësuar për një rrymë 3 A. Mund të mbështillet në një bërthamë Sh16x20 me katër tela 0,5 mm të bashkuar, 130 kthesa, një hendek prej 3 mm. L2- 8 rrotullime teli 0,2 mm.

Tensioni i daljes formohet në kondensatorin C5.

Një koment: Kishte një gabim në parametrat e mbytjes, gjë që na u vu në dukje nga lexuesit. Tani është rregulluar. Përveç kësaj, për të përmirësuar stabilitetin e qarkut, mund të jetë e dobishme të kufizohet koha maksimale e ndezjes së FET-it të energjisë. Për ta bërë këtë, ne instalojmë një rezistencë akordimi midis këmbës së 16-të të mikroqarkut dhe telit negativ të energjisë dhe lidhim motorin me këmbën 8. (Si, për shembull, në këtë diagram.) Duke rregulluar këtë rezistencë, mund të rregulloni cikli maksimal i punës së impulseve nga kontrolluesi PWM.

Fatkeqësisht, gabimet ndodhin periodikisht në artikuj, ato korrigjohen, artikujt plotësohen, zhvillohen, përgatiten të reja. Abonohuni në lajmet për të qëndruar të informuar.

Nëse diçka nuk është e qartë, sigurohuni që të pyesni!
Bej nje pyetje. Diskutimi i artikullit. mesazhe.

Përshëndetje! A mund të përdoret mbështjellja l2 shtesë për të fuqizuar: drejtuesit ir2101 dhe një kontrollues inverteri asinkron trefazor i motorit të lidhur në mënyrë galvanike me to. Furnizimi me energji elektrike i drejtuesve të çelësave të sipërm është bootstrap. Përshëndetje, Boris
Skema e furnizimit me energji komutuese. Llogaritja për tensione dhe rryma të ndryshme....

Konvertuesi i tensionit të stabilizuar me impuls gjysmë urë, ...
Si funksionon një rregullator i tensionit gjysmë urë. Ku aplikohet. Përshkrim...

PWM, kontrollues PWM. Përforcues gabimi. Frekuenca. Invertuese, jo përmbysëse...
Kontrolluesi PWM. Sinkronizimi. Feedback. Referenca e frekuencës....

paisje rezerve, emergjence, furnizim rezerve te bojlerit, qarku...
Kam një bojler turbo për ngrohje me gaz që kërkon furnizim me energji elektrike. Kri...

Mënyra e rrymës së vazhdueshme / të ndërprerë (të ndërprerë) nëpër indus...
Krahasimi i mënyrave të rrymës së vazhdueshme dhe të ndërprerë. Llogaritja online për rritje, ...


Rënia e tensionit DC. Si funksionon një konvertues buck...

Tranzistor i përbërë. Diagramet e Darlington, Shiklai. Llogaritja, aplikimi...
Tranzistor i përbërë - qarqet, aplikimi, llogaritja e parametrave. Diagramet e Darlingtonit, ...


Zhvillimi dhe përdorimi i gjerë i metodave pulsuese për konvertimin e energjisë elektrike ka çuar në shfaqjen e pajisjeve elektrike shtëpiake dhe industriale me fuqi të ulët me një formë të shtrembëruar ose një zhvendosje fazore jo zero të rrymës së konsumuar nga rrjeti (llambat fluoreshente, motorët elektrikë , televizorë, kompjuterë, furra me mikrovalë, etj.). Një rritje e mprehtë e numrit të konsumatorëve të tillë ndikon në pajtueshmërinë e tyre elektromagnetike dhe sistemet e energjisë në tërësi. Në vitin 2001, IEC miratoi standardin IEC-1000-3-2, sipas të cilit çdo produkt elektrik me fuqi më shumë se 200 vat i lidhur me rrjetin AC duhet të ketë një rezistencë aktive të hyrjes, domethënë faktorin e fuqisë () duhet të jetë e barabartë me unitetin.

Për rritje Aktualisht, përdoren korrigjuesit e faktorit të fuqisë pasive dhe aktive (PFC). Të parët përdoren në ngarkesa konstante, duke futur reaktancat kompensuese (për shembull, kondensatorët për llambat fluoreshente), këto të fundit kanë një gamë më të gjerë aplikimesh. Konsideroni një skemë të thjeshtuar të korrigjuesit aktiv, e cila është paraqitur në Fig. 6.1.

Figura 6.1 - Diagrami i thjeshtuar i PFC-së aktive

Në këtë figurë, R 1, R 2 - sensori i tensionit të hyrjes (DN), R 3 - sensori i rrymës (DT). Induktanca L, çelësi VT1, dioda VD1 dhe kondensatori C 1 formojnë një rregullator të tensionit të rritjes së pulsit. Funksionimi i CMC është ilustruar nga diagramet në Fig. 6.1b. Mbyllja e tranzistorit VT1 ndodh në momentin kur voltazhi në daljen e sensorit aktual DT bëhet i barabartë me zero (d.m.th., në rrymë zero në induktancën L). Hapja e tranzistorit VT1 ndodh në momentin kur voltazhi linear në rritje nga sensori aktual bëhet i barabartë me tensionin sinusoidal nga sensori i tensionit DN. Pas hapjes së transistorit, rryma në induktivitet fillon të bjerë, induktanca shkarkohet në ngarkesë përmes diodës VD1, DT dhe rrjetit. Në rrymë zero, tranzistori mbyllet përsëri. Pastaj procesi përsëritet. Frekuenca e ndërrimit të çelësave tejkalon frekuencën e rrjetit dhe arrin në dhjetëra ... qindra kilohertz. Rryma mesatare i cf në ​​induktancë dhe e konsumuar nga rrjeti përsërit formën e tensionit të rrjetit. Sipas frekuencës së lartë të çelësit, rrjeti mbyllet me një kondensator C 2 (zakonisht një pjesë e një mikrofarad). Ju gjithashtu mund të prezantoni reagime për tensionin e daljes dhe të siguroni stabilizim paraprak. Është e qartë se funksionimi i PFC është i mundur nëse amplituda e tensionit të hyrjes është më e vogël se voltazhi në kondensatorin C 1 (duke marrë parasysh devijimet). Për një tension të rrjetit prej 220 V (amplitudë 311 V), voltazhi i daljes së PFC supozohet të jetë 380 ... 400 V.

6.2 Varietetet e kkm

Në skemën KKM të konsideruar më sipër, përdoret e ashtuquajtura metoda e kontrollit kufitar. Është më e thjeshta për t'u zbatuar, por çelësi hapet me një rrymë të konsiderueshme, e cila shoqërohet me humbje të konsiderueshme të energjisë.

Metodat e tjera të menaxhimit kyç në KKM janë gjithashtu të njohura:

    kontrolli aktual i pikut

    metoda e rrymës së ndërprerë me PWM.

    kontrolli mesatar i rrymës.

Thelbi i këtyre metodave është ilustruar nga diagramet në Fig. 6.2 përkatësisht a, b, c.

Figura 6.2 - Menaxhimi i çelësave në KKM

Kontrolli i rrymës së pikut (Fig. 6.2.a) është tërheqës për zhurma të vogla të kundërta (në rrjet) dhe rritje të vogla të rrymës përmes çelësit, por ka një ndryshim të frekuencës dhe ndërrim të fortë të diodës së fuqisë.

Kontrolli i rrymës së ndërprerë me PWM (Fig. 6.2.b). Zbatimi i kësaj metode është afër metodës së kontrollit të kufirit, por ndryshon nga një frekuencë komutuese konstante. Avantazhi është një qark i thjeshtë kontrolli, por rrymat e ndërprera të induktorit bëhen një burim shtesë ndërhyrjeje. Kontrolli me vlerën mesatare të rrymës (Fig. 6.2.c) kryhet në një frekuencë konstante dhe prania e një integruesi për mesataren e rrymës rrit imunitetin ndaj zhurmës të sistemit të kontrollit. Në mënyrë tipike, vlera maksimale e valëzimit të rrymës së induktorit është brenda 20% të vlerës mesatare, dhe është kjo metodë kontrolli që përdoret në korrigjuesit me një fuqi prej më shumë se 300 vat.

Nuk ka vetëm korrigjues njëfazor, por edhe trefazor të faktorit të fuqisë. Qarku i fuqisë së një KKM trefazor me një çelës të kontrolluar është paraqitur në fig. 6.3, dhe në fig. Figurat 6.4 dhe 6.5 tregojnë diagramet që shpjegojnë punën.

Figura 6.3 - Qarku i fuqisë së një PFC trefazor

Figura 6.4 - Diagramet e rrymave të reaktorëve L1, L2, L3 të një CFC trefazor

Figura 6.5 - Diagramet e proceseve kryesore të një CMC trefazore

Çelësi kontrollohet në të njëjtën mënyrë si një korrigjues njëfazor.

Në skemat e konsideruara PFC, kjo e fundit kalon të gjithë fuqinë e ngarkesës. Ky është një korrigjues serial dhe baza e elementit të tij frenon një rritje të fuqisë dalëse. KKM mund të ndërtohet edhe sipas skemës së përforcuesit të amperit (Fig. 1.19) - përfshirja e një filtri të rrymës aktive paralelisht me ngarkesën. Në këtë rast, fuqia e instaluar e elementeve të filtrit aktiv, e krijuar për të kompensuar vetëm fuqinë e shtrembërimit nga harmonikat më të larta të rrymës hyrëse, do të jetë në një nivel të përcaktuar nga koeficienti harmonik i kësaj rryme (për shembull, 0.3 për një qark urë trefazor dhe 0.15 për një qark ndreqës dymbëdhjetëfazor) . Diagrami bllok i një CMC të tillë është paraqitur në fig. 6.6. Parimi i kompensimit të harmonikave më të larta në lakoren e rrymës së konsumuar nga rrjeti është ilustruar nga diagramet në Fig. 6.7. Për qartësi, forma e rrymës së ngarkesës supozohet të jetë drejtkëndore. Korrigjuesi formon ndryshimin midis harmonikës së rrymës së rrjetit dhe rrymës aktuale të ngarkesës

(6.1)

ku j është indeksi i fazës (A, B ose C);

i J 1 është harmonika e parë e rrymës së fazës j.

Skema e kontrollit të korrigjuesit zakonisht bazohet në modulimin e gjerësisë së pulsit.

Figura 6.6 - Diagrami strukturor i një PFC paralele trefazore

Figura 6.7 - Kompensimi i harmonikëve të rrymës më të lartë

Si elementë të veçantë të teknologjisë elektronike, qarqet e kontrollit të korrigjuesit u lëshuan për herë të parë në 1989 nga Mikro Linear (LM 4812). Pastaj Siemens, Motorola, etj., morën zhvillimin. Aktualisht, ekziston një familje e gjerë IC për kontrollin e burimeve pulsuese të kombinuara me PFC dhe zbatimin e një ose një metode tjetër kontrolli.

1. PSE ËSHTË E NEVOJSHME?

Le të themi menjëherë se, në kundërshtim me deklaratat sipërfaqësore, prania e një korrigjuesi të faktorit të fuqisë në vetvete nuk përmirëson karakteristikat formale të pajisjes në të cilën përdoret. Përkundrazi, futja e CCM si një pajisje mjaft komplekse ende çon në një rritje të dukshme të kostos dhe kompleksitetit të produktit në tërësi (natyrisht, me zhvillimin e teknologjisë, çmimi do të ulet). Sidoqoftë, edhe tani futja e PFC në amplifikatorët e fuqisë ofron një sërë avantazhesh shumë të rëndësishme, të cilat më shumë se sa e kompensojnë këtë ndërlikim.

Avantazhi i parë dhe më i rëndësishëm është fakti se kur përdorni amplifikatorë me PFC me të njëjtat instalime elektrike pa shkelur asnjë normë, mund të përdorni të paktën tre deri në katër herë amplifikatorë më të fuqishëm. Nga rruga, nuk ka asnjë shkelje të ligjeve fizike (dhe ligjore) këtu, dhe pse ndodh kjo - ne do të tregojmë më tej.

Avantazhi i dytë, jo më pak i rëndësishëm, por i përmendur rrallë është se është shumë më e lehtë të sigurohet një intensitet i lartë energjie i një furnizimi me energji PFC sesa ai tradicional. Intensiteti i energjisë është një masë e aftësisë së furnizimit me energji elektrike për t'i dhënë energji ngarkesës për ca kohë pa "kulluar" rrjetin dhe pa ulur ndjeshëm tensionin e daljes. Nga pikëpamja praktike, mungesa e konsumit të energjisë çon në faktin se fuqia dalëse e amplifikatorit në frekuenca të ulëta (aty ku është më e nevojshme!) është shumë më pak, dhe shtrembërimi i sinjaleve të tjera në prani të ulët frekuenca është shumë më e lartë se kur matet në një frekuencë prej 1 kHz, rezultatet të cilat (ndonjëherë vetëm ato të dëshiruara) reklamohen në përshkrim. E thënë thjesht, me mungesë të intensitetit të energjisë, amplifikatori fillon të "mbytë" dhe shtrembërojë sinjalin gjatë tingujve me zë të lartë me frekuencë të ulët, për shembull, kur goditet një goditje. Fatkeqësisht, për amplifikatorët me një furnizim tradicional me energji elektrike, ky efekt i padëshirueshëm është rregull dhe jo përjashtim. Prandaj, nëse keni nevojë të siguroni cilësi të mirë, duhet të zgjidhni një përforcues me një diferencë të madhe fuqie.

Avantazhi i tretë është se njësia e furnizimit me energji elektrike me KKM, sipas parimit të funksionimit, stabilizon tensionin e daljes. Prandaj, fuqia dalëse e amplifikatorit pushon të varet rreptësisht nga tensioni i rrjetit - edhe me një rrjet "të varur", jepet fuqi e plotë.

Një avantazh tjetër, krejtësisht i papritur është se sfondi i rrjetit (i njëjti) kur përdorni vetëm amplifikues me PFC rezulton të jetë, si rregull, 10 decibel më i ulët.

2. ÇFARË ËSHTË DHE SI FUNKSIONON?

Pavarësisht nga shumëllojshmëria e pajisjeve të jetës reale, parimi i funksionimit të CMC mund të konsiderohet duke përdorur shembullin e thjeshtë të mëposhtëm (shih Fig. 1).

Korrigjuesi i faktorit të fuqisë nuk është gjë tjetër veçse një rregullator komutues pothuajse i zakonshëm, i mundësuar nga një tension i korrigjuar por i pazbutur i rrjetit dhe stabilizon tensionin në kondensatorin e ruajtjes së daljes C2. Parimi bazë i funksionimit të tij është mjaft i thjeshtë dhe konsiston në vijim. Së pari, çelësi S1 mbyllet për një kohë të shkurtër, dhe në induktorin L1, në përputhje të plotë me tekstin shkollor të fizikës, rryma fillon të rritet. Pas ca kohësh, çelësi hapet dhe energjia e akumuluar në spirale kalon përmes diodës në kondensatorin e ruajtjes së daljes. Ky cikël përsëritet vazhdimisht, si rezultat i të cilit pjesë të energjisë furnizohen në kondensatorin e ruajtjes, vlera e të cilit varet nga tensioni i hyrjes, vlera e induktivitetit dhe koha e gjendjes së mbyllur të çelësit. Në mënyrë që madhësia e spirales dhe humbjet në të të jenë të vogla, induktiviteti zgjidhet i vogël, dhe, në përputhje me rrethanat, frekuenca e përsëritjes së cikleve të tilla bëhet mjaft e lartë - dhjetëra dhe qindra mijëra herë në sekondë. Duhet të theksohet se në një frekuencë tepër të lartë, humbjet e kalimit të transistorit të përdorur si çelës bëhen shumë

thelbësore. Gjëja më e rëndësishme këtu është që me kontrollin e duhur, hyrja e një konverteri të tillë nga ana e rrjetit do të duket si një rezistencë (rryma në çdo moment të kohës është proporcionale me tensionin), dhe në të njëjtën kohë, një konstante e caktuar. Tensioni do të mbahet në kondensatorin e daljes, praktikisht i pavarur nga ngarkesa dhe tensioni i rrjetit (!). Në këtë rast, midis tensionit në rrjet dhe rrymës së marrë prej tij, nuk do të ketë as një zhvendosje fazore (cos j 1) *, as një shkelje e proporcionalitetit.

Tensioni i lartë në kondensatorin e ruajtjes e bën më të lehtë sigurimin e kapacitetit të furnizimit me energji të furnizimit me energji elektrike, pasi përmbajtja e energjisë në kondensator është proporcionale me katrorin e tensionit, ndërsa madhësia dhe pesha e kondensatorëve me kapacitet të barabartë janë afërsisht proporcionale. ndaj tensionit. Si rezultat, një kondensator 2200 uF në një tension prej 430 V përmban më shumë se 200 J energji, dhe i njëjti kondensator në një tension prej 60 V përmban vetëm rreth 4 J, ose 50 (!) herë më pak. Vëllimi i këtyre kondensatorëve ndryshon vetëm gjashtë deri në tetë herë. Prandaj, për të arritur të njëjtin kapacitet energjetik në tensione të ulëta, kërkohen kondensatorë të mëdhenj - më shumë se 100,000 mikrofarad në këtë rast. Në të njëjtën kohë, për funksionimin e përsosur të një amplifikuesi shembullor me cilësi të lartë, intensiteti i energjisë i furnizimit të tij me energji duhet të jetë së paku 0,5 ... 0,8 J për W të fuqisë totale të daljes, për amplifikatorët e koncerteve (me përjashtim të subwooferëve), 0.2 ... E martë Kjo do të thotë, një përforcues 2x1000 W duhet të ketë një kapacitet të furnizimit me energji të paktën 400 J, ose 200,000 mikrofarad në 60 V, dhe mundësisht tre herë më shumë.

Në praktikë, konsumi i energjisë i furnizimeve tradicionale të energjisë për shumicën dërrmuese të amplifikatorëve është shumë më i ulët, dhe arsyeja për këtë nuk janë vetëm kursimet banale të prodhuesve në transformatorë dhe kondensatorë. Jo më pak domethënës është fakti se një ndreqës me kondensatorë të mëdhenj është një qark që ngarkon rrjetin vetëm në periudha të shkurtra kohore (gjatë "majave" të sinusoideve), por me rryma të mëdha (shih Fig. 2), ku, nga mënyra, është e qartë se forma e tensionit të rrjetit është shumë e shtrembëruar nga ndreqës të tillë). Për më tepër, sa më i mirë të jetë transformatori dhe sa më i lartë të jetë kapaciteti, aq më i theksuar është ky fenomen. Është e mundur të ndizni një furnizim të tillë të energjisë në rrjet vetëm nëse ka pajisje të fillimit të butë, përndryshe siguresat do të digjen. Më tej, çdo, qoftë edhe një kërcim i vogël në tensionin e rrjetit në drejtim lart shkakton një rritje të mprehtë të madhësisë së këtyre pulseve aktuale, gjë që çon në dështimin e ndreqësve. Kjo është arsyeja pse kapaciteti i kondensatorëve (dhe, në përputhje me rrethanat, përmbajtja e energjisë e furnizimit me energji) në shumicën e amplifikatorëve me një furnizim tradicional me energji zgjidhet shumë më i vogël se sa është e nevojshme për të siguruar një rezervë të mjaftueshme të energjisë në frekuenca të ulëta.

Duke parë fig. 3, dy gjëra të tjera mund të vërehen.

E para është se rryma e pikut të tërhequr është disa herë më e lartë se mesatarja. Por fuqia e dobishme përcaktohet nga rryma mesatare, ndërsa rënia e tensionit në tela përcaktohet nga kulmi. Dhe rezulton të jetë shumë më tepër se mesatarja.

Rrethana e dytë është se rryma e konsumuar nga pulset e shkurtra ka një shkallë të lartë ndryshimi dhe, në përputhje me rrethanat, krijon më shumë ndërhyrje.

Një problem tjetër lind në rrjetet trefazore. Për shkak të faktit se fazat e tensionit në një rrjet trefazor zhvendosen për një kohë shumë më të gjatë se kohëzgjatja e këtyre impulseve aktuale, ato pushojnë së kompensuari në telin neutral. Për më tepër, rryma në telin neutral do të jetë afërsisht e barabartë me shumën e rrymave të fazës, ndërsa në një situatë normale rryma përmes saj nuk është aspak

duhet të rrjedhë, dhe tela neutrale zakonisht bëhet më e hollë se telat e fazës. Duke pasur parasysh që rryma përmes saj bëhet më e madhe se përmes atyre fazore, dhe gjithashtu që instalimi i siguresave në telin neutral është i ndaluar, është e lehtë të merret me mend se nuk është larg zjarrit. Prandaj, vlera e harmonikave të konsumit aktual është e kufizuar nga standarde mjaft të rrepta ndërkombëtare. Furnizimet tradicionale të energjisë me fuqi mbi 150 ... 200 W nuk janë në thelb në gjendje të përmbushin këto standarde. Kjo do të çojë në faktin se në fuqitë e larta, furnizimet me energji tradicionale thjesht rezultojnë të jenë "të jashtëligjshëm".

Të gjitha këto probleme mund të shmangen nëse, nga ana e rrjetit, furnizimi me energji duket si një rezistencë thjesht aktive, si një hekur ose një llambë inkandeshente.

Kjo është saktësisht se si funksionon një furnizim me energji elektrike me një korrigjues të faktorit të fuqisë. Problemet që lidhen me paqëndrueshmërinë e rrjetit zhduken, dhe gjithashtu bëhet e mundur të sigurohet intensiteti i nevojshëm i energjisë i furnizimit me energji elektrike.

Bëhet mjaft e qartë - përdorimi i një korrigjuesi të faktorit të fuqisë nuk është vetëm i detyrueshëm (nga pikëpamja e ligjit), por edhe absolutisht i nevojshëm për punën "të ndershme" të amplifikatorëve profesionistë me cilësi të lartë.

* Një shtesë e vogël: cos j dhe faktori i fuqisë shpesh ngatërrohen, megjithëse nuk janë e njëjta gjë. Cos j është një masë e asaj se sa nga rryma që rrjedh në tela në fakt shkon në ngarkesë (dhe bën punë të dobishme), ndërsa tensioni dhe rryma supozohen të jenë rreptësisht sinusoidale. Nëse nuk ka zhvendosje fazore, cos j = 1. Nëse zhvendosja fazore arrin 90 gradë, pavarësisht nga shenja, cos j shkon në zero - fuqia e dobishme thjesht nuk transferohet në ngarkesë.

Faktori i fuqisë përkon me cos j vetëm në rastin e rrymave dhe tensioneve thjesht sinusoidale. Nëse rryma ose voltazhi është jo-sinusoidal, mbetet i zbatueshëm vetëm faktori i fuqisë, i cili tregon se sa nga rryma që ka kaluar nëpër tela dhe i ka ngrohur ato ka kaluar në mënyrë të dobishme në ngarkesë. Faktori i fuqisë së një ndreqësi konvencional nuk kalon 0,25 ... 0,3, ndërsa për një PFC të mirë është të paktën 0,92 ... 0,95, d.m.th. 3-4 herë më shumë (këtej vjen diferenca tre-katërfish!).

Teknologjia e konvertuesit

Prezantimi

Në dekadat e fundit, sasia e pajisjeve elektronike të përdorura në shtëpi, zyra dhe fabrika është rritur në mënyrë dramatike dhe shumica e pajisjeve përdorin furnizime me energji elektrike. Burime të tilla gjenerojnë shtrembërime harmonike dhe jolineare të rrymës që ndikojnë negativisht në instalimet elektrike të rrjetit elektrik dhe pajisjeve elektrike të lidhura me të. Ky ndikim shprehet jo vetëm në të ndryshme ndërhyrje që ndikojnë në funksionimin e pajisjeve të ndjeshme, por edhe në mbinxehja e linjës neutrale. Kur rrymat rrjedhin në ngarkesa me komponentë të rëndësishëm harmonikë që janë jashtë fazës me tensionin, rryma në telin neutral (e cila, me një ngarkesë simetrike, është praktikisht zero) mund të rritet në një vlerë kritike.

Komisioni Ndërkombëtar Elektroteknik (IEC) dhe Organizata Evropiane për Standardet Elektroteknike (CENELEC) kanë miratuar standardet IEC555 dhe EN60555, të cilat vendosin kufizime në përmbajtjen harmonike në rrymën hyrëse të furnizimit me energji dytësore, ngarkesat elektronike të llambave fluoreshente, drejtuesit e motorëve DC dhe pajisje të ngjashme.

Një nga mënyrat efektive për të zgjidhur këtë problem është përdorimi i korrigjuesve të faktorit të fuqisë PFC (Power Factor Correction). Në praktikë, kjo do të thotë që një qark i veçantë PFC duhet të përfshihet në qarkun hyrës të pothuajse çdo pajisjeje elektronike me konvertues pulsi, gjë që siguron reduktimin ose shtypjen e plotë të harmonikave aktuale.

Korrigjimi i faktorit të fuqisë

Një furnizim tipik i energjisë komutuese përbëhet nga një ndreqës i rrjetit, një kondensator zbutës dhe një konvertues i tensionit. Një burim i tillë konsumon energji vetëm në ato momente kur voltazhi i furnizuar nga ndreqësi në kondensatorin zbutës është më i lartë se voltazhi në të (kondensator), i cili ndodh për rreth një të katërtën e një periudhe. Pjesën tjetër të kohës, burimi nuk konsumon energji nga rrjeti, pasi ngarkesa mundësohet nga një kondensator. Kjo çon në faktin se fuqia merret nga ngarkesa vetëm në kulmin e tensionit, rryma e konsumuar ka formën e një impulsi të shkurtër dhe përmban një grup përbërësish harmonikë (shih Fig. 1).

Një furnizim sekondar me energji elektrike me korrigjim të faktorit të fuqisë konsumon rrymë me shtrembërim të ulët harmonik, merr energji nga rrjeti në mënyrë më të barabartë dhe ka një faktor kulm (raporti i vlerës së pikut të rrymës me vlerën e saj RMS) më të ulët se ai i një burimi të pakorrigjuar . Korrigjimi i faktorit të fuqisë redukton rrymën e tërhequr RMS, duke lejuar që më shumë pajisje të lidhen në të njëjtën prizë pa mbirrymë (shih Figurën 2).

Faktori i fuqisë

Faktori i fuqisë (PF) është një parametër që karakterizon shtrembërimin e krijuar nga ngarkesa (në rastin tonë, furnizimi dytësor i energjisë) në rrjetin AC. Ekzistojnë dy lloje të shtrembërimeve - harmonike dhe jolineare. Shtrembërimi harmonik shkaktohet nga një ngarkesë reaktive dhe është një zhvendosje fazore midis rrymës dhe tensionit. Shtrembërimet jolineare futen në rrjet nga ngarkesat "jolineare". Këto shtrembërime shprehen në devijimin e formës së valës së rrymës ose tensionit nga një sinusoid. Kur shtrembërim harmonik Faktori i fuqisë konsiderohet të jetë kosinusi i diferencës së fazës midis rrymës dhe tensionit ose raporti i fuqisë aktive me fuqinë e dukshme të konsumuar nga rrjeti. Për shtrembërim jolinear faktori i fuqisë është i barabartë me proporcionin e fuqisë së komponentit të parë harmonik të rrymës në fuqinë totale të konsumuar nga pajisja. Mund të konsiderohet një tregues se sa në mënyrë të barabartë pajisja konsumon energji nga rrjeti.

Në përgjithësi faktori i fuqisë është prodhimi i kosinusit të këndit të diferencës së fazës ndërmjet tensionit dhe rrymës dhe kosinusit të këndit midis vektorit themelor dhe vektorit të rrymës totale. Arsyetimi i dhënë më poshtë çon në këtë përkufizim. Rryma efektive që rrjedh në një ngarkesë aktive ka formën:

I 2 eff \u003d I 2 0 + I 2 1 eff + SI 2 neff,

ku I 2 neff është komponenti konstant (në rastin e një tensioni sinusoidal është i barabartë me zero), I 2 1eff është harmonika themelore dhe nën shenjën e shumës janë harmonikët më të ulët. Kur punoni në një ngarkesë reaktive, një komponent reaktiv shfaqet në këtë shprehje dhe merr formën:

I 2 eff \u003d I 2 0 + (I 2 1 eff (P) + I 2 1 eff (Q)) + SI 2 n eff. Fuqia aktive është vlera mesatare e fuqisë së caktuar për ngarkesën aktive gjatë periudhës.

Mund të përfaqësohet si produkt i tensionit efektiv dhe përbërësit aktiv të rrymës P \u003d U eff H I 1eff (P) . Fizikisht, kjo është energjia e lëshuar në formën e nxehtësisë për njësi të kohës në rezistencën aktive. Fuqia reaktive kuptohet si produkt i tensionit efektiv dhe përbërësit reaktiv të rrymës: Q \u003d U eff H I 1eff (Q) . Kuptimi fizik është energjia që pompohet dy herë në periudhë nga gjeneratori në ngarkesë dhe dy herë - nga ngarkesa në gjenerator. Fuqia e plotë është produkti i tensionit të funksionimit dhe rrymës totale të funksionimit: S \u003d U eff H I eff (gjithsej). Në planin kompleks, ai mund të përfaqësohet si shuma e vektorëve P dhe Q, nga e cila është e dukshme varësia I 2 \u003d I 1eff (totali) cos j, ku j është këndi midis vektorëve P dhe Q, i cili gjithashtu karakterizon diferencën e fazës ndërmjet rrymës dhe tensionit në qark.

Bazuar në sa më sipër, ne nxjerrim përkufizimin për faktorin e fuqisë:

PF=P/S=(I 1eff cos j)/(I eff(gen)).

Vlen të përmendet se raporti (I 1eff) / (I eff (i përgjithshëm)) është kosinusi i këndit midis vektorëve që korrespondon me vlerën efektive të rrymës totale dhe vlerën efektive të harmonikës së saj të parë. Nëse ky kënd shënohet me q, atëherë shprehja për faktorin e fuqisë bëhet: PF=cos j × cos q. Detyra e korrigjimit të faktorit të fuqisë është të sjellë këndin e diferencës së fazës j midis tensionit dhe rrymës në zero, si dhe këndin q të shtrembërimit harmonik të rrymës së konsumuar (ose, me fjalë të tjera, të sjellë formën e rrymës kurbë sa më afër një sinusoidi dhe për të kompensuar sa më shumë zhvendosjen e fazës).

Faktori i fuqisë shprehet si një fraksion dhjetor, vlera e të cilit qëndron ndërmjet 0 dhe 1. Vlera e tij ideale është një (për krahasim, një furnizim tipik me energji komutuese pa korrigjim ka një vlerë të faktorit të fuqisë rreth 0,65), 0,95 është një vlerë e mirë ; 0,9 - e kënaqshme; 0.8 - e pakënaqshme. Zbatimi i korrigjimit të faktorit të fuqisë mund të rrisë faktorin e fuqisë së pajisjes nga 0,65 në 0,95. Vlerat në rangun prej 0.97 ... 0.99 janë gjithashtu mjaft reale. Në mënyrë ideale, kur faktori i fuqisë është i barabartë me unitetin, pajisja tërheq një rrymë sinusoidale nga rrjeti me zhvendosje fazore zero në lidhje me tensionin (që korrespondon me një ngarkesë plotësisht rezistente me një karakteristikë lineare të rrymës-tensionit).

Korrigjimi i faktorit pasiv të fuqisë

Metoda e korrigjimit pasiv përdoret më shpesh në pajisjet me fuqi të ulët me kosto të ulët (ku nuk ka kërkesa strikte për intensitetin e harmonikëve më të ulët të rrymës). Korrigjimi pasiv bën të mundur arritjen e një faktori fuqie prej rreth 0.9. Kjo është e përshtatshme kur furnizimi me energji është projektuar tashmë, mbetet vetëm për të krijuar një filtër të përshtatshëm dhe për ta përfshirë atë në qarkun e hyrjes.

Korrigjimi i faktorit pasiv të fuqisë konsiston në filtrimin e rrymës së konsumuar duke përdorur një filtër LC të brezit. Kjo metodë ka disa kufizime. Një filtër LC mund të jetë efektiv si korrigjues i faktorit të fuqisë vetëm nëse voltazhi, frekuenca dhe ngarkesa ndryshojnë brenda një diapazoni të ngushtë.. Meqenëse filtri duhet të funksionojë në rajonin e frekuencës së ulët (50/60 Hz), përbërësit e tij janë të mëdhenj në madhësi, peshë dhe faktor i cilësisë së ulët(që nuk është gjithmonë e pranueshme). Së pari, numri i komponentëve në qasjen pasive është shumë më i vogël dhe, për rrjedhojë, koha ndërmjet dështimeve është më e madhe, dhe së dyti, me korrigjim pasiv krijohet më pak interferencë elektromagnetike dhe kontaktuese sesa me korrigjim aktiv.

Korrigjimi i faktorit të fuqisë aktive

Një korrigjues i faktorit aktiv të fuqisë duhet të plotësojë tre kushte:

1) Forma e rrymës së konsumuar duhet të jetë sa më afër sinusoidale dhe - "në fazë" me tensionin. Vlera e menjëhershme e rrymës së konsumuar nga burimi duhet të jetë proporcionale me tensionin e menjëhershëm të rrjetit.

2) Fuqia e marrë nga burimi duhet të mbetet konstante edhe nëse tensioni i rrjetit ndryshon. Kjo do të thotë që kur tensioni i rrjetit zvogëlohet, rryma e ngarkesës duhet të rritet dhe anasjelltas.

3) Tensioni në daljen e korrigjuesit PFC nuk duhet të varet nga madhësia e ngarkesës. Kur voltazhi në ngarkesë zvogëlohet, rryma përmes saj duhet të rritet, dhe anasjelltas.

Ekzistojnë disa skema me të cilat mund të zbatoni korrigjimin e faktorit aktiv të fuqisë. Më i popullarizuari për momentin është "qarku i konvertuesit përforcues". Kjo skemë plotëson të gjitha kërkesat për furnizimin me energji moderne. Së pari, ju lejon të punoni në rrjete me vlera të ndryshme të tensionit të furnizimit (nga 85 në 270 V) pa kufizime dhe rregullime shtesë. Së dyti, është më pak i ndjeshëm ndaj devijimeve në parametrat elektrikë të rrjetit (rritjet e energjisë ose ndërprerjet afatshkurtra të energjisë). Një avantazh tjetër i kësaj skeme është zbatimi më i thjeshtë i mbrojtjes nga mbitensionet. Një diagram i thjeshtuar i "konvertuesit përforcues" është paraqitur në fig. 3.

Parimi i funksionimit

Korrigjuesi standard i faktorit të fuqisë është një konvertues AD/DC i moduluar me gjerësi pulsi (PWM). Modulatori kontrollon një ndërprerës të fuqishëm (zakonisht MOSFET), i cili konverton një tension konstant ose të korrigjuar të rrjetit në një sekuencë pulsesh, pas korrigjimit të të cilit fitohet një tension konstant në dalje.

Diagramet e kohës së funksionimit të korrigjuesit janë paraqitur në fig. 4. Kur çelësi MOSFET është i ndezur, rryma në induktor rritet në mënyrë lineare - ndërsa dioda është e bllokuar, dhe kondensatori C2 shkarkohet në ngarkesë. Pastaj, kur tranzistori fiket, voltazhi nëpër induktor "hap" diodën dhe energjia e ruajtur në induktor ngarkon kondensatorin C2 (dhe njëkohësisht fuqizon ngarkesën). Në qarkun e mësipërm (ndryshe nga burimi pa korrigjim), kondensatori C1 ka një kapacitet të vogël dhe shërben për të filtruar zhurmën me frekuencë të lartë. Frekuenca e konvertimit është 50...100 kHz. Në rastin më të thjeshtë, qarku funksionon me një cikël funksionimi konstant. Ka mënyra për të rritur efikasitetin e korrigjimit duke ndryshuar në mënyrë dinamike ciklin e punës (përputhja e ciklit me zarfin e tensionit nga ndreqësi i rrjetit).

Qarku i "konvertuesit përforcues" mund të funksionojë në tre mënyra: e vazhdueshme , diskrete dhe të ashtuquajturat mënyra kritike e përcjelljes". NË diskrete modaliteti gjatë çdo periudhe, rryma e induktorit ka kohë të "bie" në zero dhe pas një kohe fillon të rritet përsëri, dhe në e vazhdueshme- rryma, duke mos pasur kohë për të arritur zero, përsëri fillon të rritet. Modaliteti përçueshmëri kritike përdoret më rrallë se dy të mëparshmet. Është më e vështirë për t'u zbatuar. Kuptimi i tij është se MOSFET hapet në momentin kur rryma e induktorit arrin zero. Kur punoni në këtë mënyrë, është më e lehtë të rregulloni tensionin e daljes.

Zgjedhja e mënyrës varet nga fuqia e kërkuar dalëse e furnizimit me energji elektrike. Në pajisjet me fuqi më shumë se 400 W, përdoret modaliteti i vazhdueshëm, dhe në ato me fuqi të ulët, modaliteti diskret. Korrigjimi i faktorit aktiv të fuqisë lejon arritjen e vlerave prej 0,97...0,99 me THD (Shformim Total Harmonik) brenda 0,04...0,08.

Përfshirja e ngarkesave jolineare në rrjetin AC, për shembull, llambat me llampa shkarkimi gazi, motorë elektrikë të kontrolluar, furnizime me energji komutuese, çon në faktin se rryma e konsumuar nga këto pajisje ka një natyrë pulsuese me një përqindje të lartë të lartë. harmonike. Për shkak të kësaj, mund të shfaqen probleme të përputhshmërisë elektromagnetike kur përdorni pajisje të ndryshme. Ajo gjithashtu çon në një ulje të fuqisë aktive të rrjetit.

Për të parandaluar një ndikim të tillë negativ në rrjetet e furnizimit në Evropë dhe Shtetet e Bashkuara, një standard IEC IEC 1000-3-2, i cili përcakton standardet për komponentët harmonikë të rrymës së konsumuar dhe faktorit të fuqisë për sistemet e furnizimit me energji me fuqi më shumë se 50 W dhe të gjitha llojet e pajisjeve të ndriçimit. Që nga vitet 1980 dhe deri më sot, këto standarde janë shtrënguar vazhdimisht, gjë që ka bërë të nevojshme miratimin e masave të veçanta dhe ka nxitur projektuesit e pajisjeve të zhvillojnë opsione të ndryshme për skemat që ofrojnë përmirësim të faktorit të fuqisë.

Duke filluar nga vitet '80 të shekullit të kaluar, mikroqarqet filluan të zhvillohen dhe përdoren në mënyrë aktive në vendet e lartpërmendura, në bazë të të cilave mund të krijohen lehtësisht korrigjuesit e thjeshtë të faktorit të fuqisë për ndreqës dhe çakëll elektronik.

Në Bashkimin Sovjetik dhe më vonë në Federatën Ruse, kufizime të tilla nuk u vendosën për konsumatorët e energjisë elektrike. Për këtë arsye, çështjet e përmirësimit të faktorit të fuqisë nuk kanë marrë vëmendje të mjaftueshme në literaturën teknike. Vitet e fundit, situata ka ndryshuar disi, kryesisht për shkak të pranisë së komponentëve elektronikë të importuar, përdorimi i të cilave bën të mundur krijimin e qarqeve korrigjuese aktive që janë të besueshme në funksionim dhe të lira në kosto.

Fuqia e shtrembërimit dhe faktori i përgjithësuar i fuqisë

Ndikimi negativ në rrjetin e furnizimit përcaktohet nga dy komponentë: shtrembërimi i formës aktuale të rrjetit të furnizimit dhe konsumi i fuqisë reaktive. Shkalla e ndikimit të konsumatorit në rrjetin e furnizimit varet nga fuqia e tij.

Shtrembërimi i formës së valës së rrymës është për shkak të faktit se rryma në hyrje të konvertuesit të valvulës është jo sinusoidale (Figura 1). Rrymat jo sinusoidale krijojnë rënie të tensionit jo sinusoidale në rezistencën e brendshme të rrjetit të furnizimit, duke shkaktuar shtrembërim të formës valore të tensionit të furnizimit. Tensionet e rrjetit jo-sinusoidal zgjerohen në një seri Fourier në komponentë sinusoidalë tekë të harmonikave më të larta. E para është kryesore (ajo që duhet të jetë në mënyrë ideale), e treta, e pesta, etj. Harmonikët më të lartë kanë një ndikim jashtëzakonisht negativ në shumë konsumatorë, duke i detyruar ata të marrin masa të veçanta (shpesh shumë të shtrenjta) për t'i neutralizuar ato.

Oriz. një.

Konsumi i fuqisë reaktive bën që rryma të mbetet prapa tensionit me një kënd (Figura 2). Fuqia reaktive konsumohet nga ndreqësit që përdorin tiristorë me një funksionim të vetëm, të cilët vonojnë momentin e ndezjes në lidhje me pikën e kalimit natyror, gjë që bën që rryma të mbetet prapa tensionit. Por edhe më shumë fuqi reaktive konsumohet nga motorët elektrikë asinkronë, të cilët kanë një natyrë kryesisht induktive të ngarkesës. Kjo sjell humbje të mëdha në fuqinë e dobishme, për të cilën, për më tepër, askush nuk dëshiron të paguajë - njehsorët e energjisë elektrike shtëpiake numërojnë vetëm fuqinë aktive.

Oriz. 2.

Për të përshkruar efektin e konvertuesit në rrjetin e furnizimit, prezantohet koncepti i fuqisë së plotë:

, ku:

- vlera efektive e tensionit primar,

- vlera efektive e rrymës primare,

, - vlerat efektive të tensionit dhe rrymës së harmonikës parësore,

Vlerat efektive të tensioneve dhe rrymave të harmonikave më të larta.

Nëse voltazhi primar është sinusoidal - , pastaj:

,

,

ϕ 1 - këndi fazor ndërmjet tensionit sinusoidal dhe harmonikës së parë të rrymës.

N është fuqia e shtrembërimit të shkaktuar nga rrjedha e rrymave më të larta harmonike në rrjet. Fuqia mesatare për periudhën për shkak të këtyre harmonikave është zero, sepse frekuencat e harmonikëve dhe tensionit primar nuk përputhen.

Harmonikët më të lartë të rrymës shkaktojnë ndërhyrje në pajisjet e ndjeshme dhe humbje shtesë nga rrymat vorbull në transformatorët e rrjetit.

Për konvertuesit e valvulave, prezantohet koncepti i faktorit të fuqisë χ, i cili karakterizon efektin e fuqisë reaktive dhe fuqisë së shtrembërimit:

,

- koeficienti i shtrembërimit të rrymës primare.

Kështu, është e qartë se faktori i fuqisë varet nga këndi i vonesës së rrymës në lidhje me tensionin dhe madhësinë e harmonikëve më të lartë të rrymës.

Metodat e përmirësimit të faktorit të fuqisë

Ka disa mënyra për të reduktuar ndikimin negativ të konvertuesit në rrjetin e furnizimit. Ja disa prej tyre:

    Përdorimi i kontrollit fazor me shumë faza (Figura 3).

Oriz. 3.

Përdorimi i një ndreqësi me çezmat nga transformatori çon në një rritje të numrit të valëzimeve për periudhë. Sa më shumë degë nga transformatori, aq më i madh është numri i valëzimeve për periodë, aq më afër sinusoidale është forma e rrymës hyrëse. Një disavantazh i rëndësishëm i kësaj metode është kostoja dhe dimensionet e larta të transformatorit me një numër të mjaftueshëm rubinete (për të arritur efektin, duhet të ketë më shumë prej tyre sesa në figurë). Prodhimi i një elementi dredha-dredha të një kompleksiteti të tillë është një detyrë shumë e vështirë, e vështirë për t'u automatizuar - prandaj çmimi. Dhe nëse burimi i furnizimit me energji dytësore që po zhvillohet është në shkallë të vogël, atëherë kjo metodë është pa mëdyshje e papranueshme.

Oriz. 4.

    Rritja e fazës së ndreqësit. Metoda çon në një rritje të numrit të pulsimeve për periudhë. Disavantazhi i kësaj metode është dizajni shumë i ndërlikuar i transformatorit, ndreqësi i shtrenjtë dhe i rëndë. Përveç kësaj, jo të gjithë konsumatorët kanë një rrjet trefazor.

    Përdorimi korrigjuesit e faktorit të fuqisë (PFC). Ka KKM elektronike dhe jo elektronike. Si PFC jo-elektronike, përdoren gjerësisht kompensuesit e fuqisë reaktive elektromagnetike - motorë sinkron që gjenerojnë fuqi reaktive në rrjet. Natyrisht, për arsye të dukshme, sisteme të tilla janë të papërshtatshme për konsumatorin vendas. KKM elektronike - një sistem zgjidhjesh qarku i krijuar për të rritur faktorin e fuqisë - është ndoshta zgjidhja më optimale për konsumin e brendshëm.

Parimi i funksionimit të KKM

Detyra kryesore e PFC është të zvogëlojë në zero vonesën e rrymës së konsumuar nga tensioni në rrjet duke ruajtur formën sinusoidale të rrymës. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të merret rryma nga rrjeti jo në intervale të shkurtra, por gjatë gjithë periudhës së funksionimit. Fuqia e marrë nga burimi duhet të mbetet konstante edhe nëse tensioni i rrjetit ndryshon. Kjo do të thotë që kur tensioni i rrjetit zvogëlohet, rryma e ngarkesës duhet të rritet dhe anasjelltas. Konvertuesit me një ruajtje induktive dhe transferim të energjisë në të kundërt janë të përshtatshëm për këto qëllime.

Metodat e korrigjimit mund të ndahen me kusht në ato me frekuencë të ulët dhe me frekuencë të lartë. Nëse frekuenca e korrigjuesit është shumë më e lartë se frekuenca e rrjetit, ky është një korrigjues me frekuencë të lartë, përndryshe është një korrigjues me frekuencë të ulët.

Konsideroni parimin e funksionimit të një korrigjuesi tipik të fuqisë (Figura 5). Në një gjysmë valë pozitive, në momentin që voltazhi i rrjetit kalon në zero, hapet transistori VT1, rryma rrjedh nëpër qarkun L1-VD3-VD8. Pasi transistori VT1 është fikur, induktori fillon të lëshojë energjinë e ruajtur në të, përmes diodave VD1 dhe VD6 në kondensatorin e filtrit dhe ngarkesën. Me një gjysmë valë negative, procesi ka një karakter të ngjashëm, funksionojnë vetëm çifte të tjera diodash. Si rezultat i përdorimit të një korrigjuesi të tillë, rryma e konsumit ka një karakter pseudo-sinusoidal, dhe faktori i fuqisë arrin një vlerë prej 0.96 ... 0.98. Disavantazhi i kësaj skeme janë dimensionet e mëdha për shkak të përdorimit të një mbytjeje me frekuencë të ulët.

Oriz. pesë.

Rritja e frekuencës së funksionimit të PFC lejon zvogëlimin e dimensioneve të filtrit (Figura 6). Me çelësin e energjisë VT1 të hapur, rryma në induktorin L1 rritet në mënyrë lineare - ndërsa dioda VD5 është e bllokuar, dhe kondensatori C1 shkarkohet në ngarkesë.

Oriz. 6.

Pastaj transistori fiket, voltazhi në mbytjen L1 zhbllokon diodën VD5 dhe mbytja lëshon energjinë e akumuluar në kondensator, duke furnizuar njëkohësisht ngarkesën (Figura 7). Në rastin më të thjeshtë, qarku funksionon me një cikël funksionimi konstant. Ka mënyra për të rritur efikasitetin e korrigjimit duke ndryshuar në mënyrë dinamike ciklin e punës (dmth., duke e përshtatur ciklin me mbështjellësin e tensionit të ndreqësit të rrjetit).

Oriz. 7. Format e tensioneve dhe rrymave të PFC me frekuencë të lartë: a) me një frekuencë të ndryshueshme komutimi, b) me një frekuencë komutimi konstante

Çipa për ndërtimin e korrigjuesve me performancë të lartë nga STMicroelectronics

Duke pasur parasysh mundësitë e industrisë moderne të elektronikës, PFC-të me frekuencë të lartë janë zgjidhja më e mirë. Dizajni integral i të gjithë korrigjuesit të energjisë ose pjesës së tij të kontrollit është bërë, në fakt, standardi. Aktualisht, ekziston një shumëllojshmëri më e madhe e çipave të kontrollit për ndërtimin e qarqeve PFC të prodhuara nga prodhues të ndryshëm. Midis gjithë kësaj shumëllojshmërie, ia vlen t'i kushtohet vëmendje mikroqarqeve L6561/2/3 të prodhuara nga STMicroelectronics (www.st.com).

L6561, L6562 dhe L6563- një seri mikroqarqesh të krijuara posaçërisht nga inxhinierët e STMicroelectronics për të ndërtuar korrigjues shumë efikas të faktorit të fuqisë (Tabela 1).

Tabela 1. IC-të e korrigjimit të faktorit të fuqisë

Emri Tensioni
fuqia, V
Aktuale
ndezja, uA
Konsumi aktual në modalitetin aktiv, mA Konsumi aktual në modalitetin e gatishmërisë, mA Rryma e paragjykimit të daljes, μA Koha e rritjes së rrymës së ndërprerësit të energjisë, ns Koha e prishjes së rrymës së ndërprerësit të rrymës, ns
L6561 11…18 50 4 2,6 -1 40 40
L6562 10,3…22 40 3,5 2,5 -1 40 30
L6563 10,3…22 50 3,8 3 -1 40 30

Bazuar në L6561/2/3, mund të ndërtohet një korrigjues i lirë, por efektiv (Figura 8). Për shkak të sistemit të integruar të kontrollit parashikues, zhvilluesit arritën të arrijnë saktësi të lartë të rregullimit të tensionit të daljes (1.5%), të kontrolluar nga amplifikuesi i integruar i mospërputhjes.

Oriz. 8.

Është e mundur të ndërveproni me një konvertues DC/DC të lidhur me korrigjuesin. Ky ndërveprim konsiston në fikjen e konvertuesit nga mikroqarku (nëse e mbështet një mundësi të tillë) në rast të kushteve të jashtme të pafavorshme (mbinxehje, mbitension). Nga ana tjetër, konverteri mund të inicojë gjithashtu ndezjen dhe fikjen e mikroqarkut. Drejtuesi i integruar ju lejon të kontrolloni transistorët e fuqishëm MOSFET ose IGBT. Sipas prodhuesit, bazuar në LP6561/2/3, mund të zbatohet një furnizim me energji elektrike me fuqi deri në 300 W.

Ndryshe nga analogët e prodhuesve të tjerë, LP6561/2/3 janë të pajisura me qarqe speciale që zvogëlojnë përçueshmërinë e shtrembërimit të rrymës hyrëse që ndodh kur voltazhi i hyrjes arrin zero. Arsyeja kryesore për këtë ndërhyrje është "zona e vdekur" që ndodh gjatë funksionimit të urës diodike, kur të katër diodat janë të mbyllura. Një palë diodash që funksionojnë në një gjysmë valë pozitive rezulton të jenë të mbyllura për shkak të një ndryshimi në polaritetin e tensionit të furnizimit, dhe çifti tjetër nuk ka pasur ende kohë të hapet për shkak të kapacitetit të vet pengues. Ky efekt përmirësohet nga prania e një kondensatori filtri që ndodhet prapa urës së diodës, i cili, kur polariteti i furnizimit është i kundërt, ruan një farë tensioni të mbetur, i cili nuk lejon që diodat të hapen në kohë. Kështu, është e qartë se rryma nuk rrjedh në këto momente, forma e saj është e shtrembëruar. Përdorimi i kontrollorëve të rinj PFC mund të zvogëlojë ndjeshëm kohën e "zonës së vdekur", duke reduktuar kështu shtrembërimin.

Në disa raste, do të ishte shumë i përshtatshëm për të kontrolluar tensionin e daljes në konvertuesin DC/DC duke përdorur një PFC. L6561/2/3 lejojnë një kontroll të tillë, të quajtur "kontrolli i nxitjes së gjurmimit". Për ta bërë këtë, thjesht instaloni një rezistencë midis pinit TBO dhe GND.

Vlen të përmendet se të tre mikroqarqet janë të pajtueshme me njëra-tjetrën. Kjo mund të thjeshtojë shumë dizajnin PCB të pajisjes.

Pra, mund të dallojmë tiparet e mëposhtme të mikroqarqeve L6561 / 2/3:

    mbrojtje e rregullueshme nga mbitensioni;

    rrymë e shkrepjes ultra e ulët (më pak se 50 µA);

    rrymë e ulët qetësie (më pak se 3 mA);

    kufiri i gjerë i tensionit të hyrjes;

    filtër i integruar që rrit ndjeshmërinë;

    aftësia për t'u shkëputur nga ngarkesa;

    aftësia për të kontrolluar tensionin e daljes;

    mundësia e ndërveprimit direkt me konvertuesin.

konkluzioni

Aktualisht, ekzistojnë kërkesa strikte për sigurinë dhe ekonominë e pajisjeve moderne elektronike. Në veçanti, kur zhvillohen furnizime moderne të energjisë komutuese, është e nevojshme të merren parasysh standardet e pranuara zyrtarisht. IEC 1000-3-2 është standardi për çdo furnizim me energji komutuese me fuqi të lartë pasi përcakton harmonikën aktuale dhe faktorin e fuqisë për sistemet e energjisë mbi 50 W dhe të gjitha llojet e pajisjeve të ndriçimit. Prania e një korrigjuesi të faktorit të fuqisë ndihmon për të përmbushur kërkesat e këtij standardi, d.m.th. prania e tij në një furnizim të fuqishëm me energji elektrike është një domosdoshmëri e thjeshtë. L6561/2/3 është zgjedhja optimale për ndërtimin e një korrigjuesi efikas dhe në të njëjtën kohë të lirë të faktorit të fuqisë.

Marrja e informacionit teknik, porositja e mostrave, dorëzimi - e-mail:

Rreth ST Microelectronics

Artikujt kryesorë të lidhur