Коррекция коэффициента мощности – Полупроводниковая силовая электроника

May 14, 2015 by admin Комментировать »

Устройства преобразования энергии, которыми являются импульсные источники питания, если они спроектированы без учета их воздействия на электрическую сеть питания, отрицательно влияют как на работу самой сети, так и на работу другой аппаратуры, подключенной к этой сети. Низкий коэффициент мощности при работе такого устройства является свидетельством дополнительной загрузки сети питания, увеличенного содержания гармоник в потребляемом токе, возросшего уровня помех как на входе преобразователя, так и на его выходе. Известно, что оптимальная нагрузка для сети создается при коэффициенте мощности а, равном 1. Для электрической сети питания такая нагрузка эквивалентна резистору, потребляющему, как известно, только активную мощность (рис 3.27).

Рис. 3.27. Блок-схема импульсного источника питания с корректором коэффициента мощности

Самое общее определение коэффициента мощности — это отношение величины активной (полезной) мощности, отбираемой от сети, к величине полной (активной и реактивной) мощности. В общем виде выражение для оценки величины коэффициента мощности можно записать в виде:

I

где Р — величина мощности, рассеиваемая на нагрузочном резисторе RH; £/сети — величина действующего напряжения питающей сети; /ети — величина тока потребления от сети питания.

Коэффициент мощности (а) показывает, какая часть потребляемой из первичной сети энергии идет на преобразование, а какая часть энергии не совершает полезной работы (реактивная составляющая), в частности, вынуждая разработчика аппаратуры во избежание перегрева применять соединительные провода с увеличенным сечением.

На практике отсутствие корректора коэффициента мощности приводит к следующему. При традиционном построении источника питания, когда его входная цепь содержит выпрямительный мост и сглаживающий конденсатор (реактивная нагрузка), ток из сети потребляется кратковременно в виде коротких импульсов, совпадающих с пиковым значением входного напряжения, при этом в сети появляются высшие гармоники тока и искажается форма напряжения сети (рис. 3.28).

Известно, что основную опасность представляют все кратные третьей гармоники тока [15]. Эти гармоники из каждой фазы суммируются в нулевом проводнике трехфазной сети, что может привести к его перегреву и даже к возгоранию электрической изоляции. Задача корректора коэффициента мощности состоит в том, чтобы сформировать входной ток источника питания синусоидальной формы, по фазе полностью совпадающий с входным напряжением, т.е. фактически спроектировать устройство так, чтобы источник питания по отношению к первичной сети питания являлся активной нагрузкой.

Чаще всего схему корректора коэффициента мощности создают на основе повышающего регулятора (стабилизатора) напряжения.

Рис. 3.28. Эпюры напряжения и тока в сети питания переменного тока при работе импульсного источника питания (постоянная π — 3,14159…)

Рис. 3.29. Функциональная схема импульсного источника питания с коррекцией коэффициента мощности

На рис. 3.29 представлена упрощенная функциональная схема импульсного источника питания с встроенным блоком корректора коэффициента мощности. При работе этого импульсного источника питания транзистор Т переключается с частотой, гораздо большей частоты питающей сети (больше 20 кГц, 50 Гц, соответственно). Следовательно, ток дросселя L и ток сети содержат высокочастотную составляющую. Аналоговый перемножитель создает аналоговый сигнал синусоидальной формы, перемножая выпрямленное сетевое напряжение с частью выходного напряжения корректора. В результате на выходе аналогового перемножителя формируется импульс тока, повторяющий форму выпрямленного сетевого напряжения и амплитуду, зависящую от выходного напряжения (рис. 3.30).

Схема управления, реализованная по данному принципу, позволяет получать ток, отбираемый от сети близким к синусоиде и, кроме того, поддерживать стабильным значение величины постоянного напряжения на нагрузке корректора RH.

Рис. 3.30. Эпюры напряжения и тока в сети переменного тока при работе импульсного источника питания с корректором коэффициента мощности

Источник: Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С., Полупроводниковая силовая электроника, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. цв. вкл.

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