Коррекция коэффициента мощности

October 31, 2011 by admin Комментировать »

Коррекции коэффициента мощности становится все более насущной в мире источников питания. Добавление новых генерирующих мощностей в мировой электрический фонд — очень дорогостоящее предприятие, которое, к тому же, будет потреблять дополнительные ресурсы. Одним из методов создания около 30% дополнительной генерируемой мощности заключается в более эффективном использовании мощности переменного тока путем коррекции коэффициента мощности. Около 40% электроэнергии в мире потребляют двигатели, электронные источники питания и флуоресцентное освещение, которые также извлекают выгоду из коррекции коэффициентов мощности. С середины 1990-х годов многие страны мира адаптируют требования по коррекции коэффициента мощности для новых изделий, продаваемых на их территории. Дополнительная цепь повышает стоимость источника питания на 20-30%, однако экономия энергии очень скоро превышает начальные затраты.

Смысл термина "коэффициент мощности" в сфере источников питания несколько отличается от традиционного, имеющего отношение к реактивным нагрузкам переменного тока, наподобие электродвигателей, питающихся от линии переменного тока. В этом случае ток, потребляемый двигателем, будет смещенным по фазе относительно напряжения. В результате потребляемое питание будет иметь очень большую реактивную составляющую и лишь небольшой процент мощности фактически используется для выполнения работы. Если двигатель является основной нагрузкой, то для смещения фазы ближе к нулю градусов обычно используются конденсаторные батареи.

В импульсных источниках питания проблема заключается во входной цепи выпрямления и фильтрации. Типичная входная цепь и соответствующие ей формы сигналов показаны на рис. В.1.

Рис. В.1. Формы сигналов емкостного входного фильтра

Как видим, входные выпрямители могут проводить ток только тогда, когда напряжение линии переменного тока превышает напряжение на конденсаторе входного фильтра. Это обычно случается в пределах 15° вокруг пика сигнала переменного напряжения. В результате импульсы тока оказываются в 5-10 раз больше, чем ожидаемый средний ток потребления. Это может также привести к искажению сигнала переменного напряжения и дисбалансу трехфазных линий электропитания схемы, что проявляется в возникновении тока в нейтрали, где его совсем не ожидают. Другой недостаток заключается в том, что в тот момент, когда выпрямители не находятся в состоянии проводимости, ток не потребляется, и таким образом отбрасывается значительная часть энергетического потенциала системы питания.

Схемы коррекции коэффициента мощности предназначены для увеличения угла отсечки выпрямителей, а также для того, чтобы придать сигналу входного переменного тока синусоидальную форму и согласовать его по фазе с сигналом напряжения. Формы входных сигналов представлены на рис. В.2.

 

I

Это значение характеризует производительность схемы коррекции коэффициента мощности.

С помощью анализатора мощности или спектра можно измерить амплитуды, необходимых для проверки соответствия спецификациям PFC. Стандарт EN61000- 3-2 описывает ограничения, представленные в табл. В.1. Здесь показаны классы А и D, поскольку они соответствуют общим категориям изделий.

Указанные ограничения следует измерять с использованием цепи LISN (line impedance stabilization network — цепь стабилизации входного импеданса линии передачи), как этого требуют регулятивные ведомства. Это делает импеданс входной линии электроснабжения равным 50 Ом, что служит основой всех упомянутых тестов. Результаты тестирования в высшей степени зависят от импеданса линии переменного тока.

Примечание

И еще пару слов о проектировании схем коррекции коэффициента мощности. Во-первых, неотъемлемой частью любой такой схемы является фильтр электромагнитных помех. Он отфильтровывает из сигнала входного тока гармоники переключений. Без такого фильтра изделие не пройдет тестов на помехоустойчивость, которыми дополняются тесты по коэффициенту мощности. Информацию о проектировании фильтра электромагнитных помех можно найти в Приложении Д. Во-вторых, использование при измерениях вариака будет влиять на импеданс входной линии и, следовательно, — на достоверность данных. Многие устройства без использования LISN пройдут тестирование, но с LISN — не пройдут. Дополнительный импеданс цепи LISN искажает форму волны больше, чем импеданс типичной линии переменного тока, используемой в этот момент. И в-третьих, все измерения напряжения должны быть дифференциальными. Используйте специфицированную аппаратуру измерения тока.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты