تصحيح معامل القدرة PFC
يعد عامل القدرة والعامل التوافقي لتردد التيار الكهربائي من المؤشرات المهمة لجودة الطاقة ، خاصة بالنسبة للأجهزة الإلكترونية التي تعمل بهذه الطاقة.
من المستحسن لمورد التيار المتردد عامل القوى من المستهلكين قريبون من الوحدة ، وبالنسبة للأجهزة الإلكترونية من المهم أن تكون التشوهات التوافقية منخفضة قدر الإمكان. في ظل هذه الظروف ، ستعيش المكونات الإلكترونية للأجهزة لفترة أطول ، وسيعمل الحمل بشكل أكثر راحة.
في الواقع ، هناك مشكلة ، وهي أن مصدر الطاقة الخطي التقليدي غير قادر على تزويد المعدات الإلكترونية بالكهرباء ذات الجودة المناسبة وحتى الكفاءة العالية. نتيجة لذلك ، علينا أن نقبل حقيقة أن كفاءة وحدة إمداد الطاقة بنسبة 80٪ مع عامل طاقة يميل إلى 0.7 تعتبر القاعدة.
وسبب هذه المشكلة يكمن في حقيقة أنه عند المدخل التقليدية تبديل امدادات الطاقة يوجد جسر ديود مع مكثف مرشح ، وبغض النظر عما إذا كان المستهلك الحالي المعدل هو حمولة خطية ، فإن التيار الموفر من الشبكة إلى جسر الصمام الثنائي سيظل به رشقات ، وقمم معزولة واضحة ، توجد بينها فجوات مع صفر الاستهلاك الحالي من الشبكة.
يحدث هذا بسبب شحن مكثف المرشح وتفريغه بشكل غير متساو ، مما يؤدي إلى انخفاض عامل القدرة - في الواقع ، يتم استهلاك الطاقة من الشبكة في نبضات قصيرة - نبضة تيار واحدة لكل نصف فترة الموجة الجيبية للشبكة.
في الدائرة التي يتم تغذيتها بواسطة مكثف المرشح ، تولد هذه الظاهرة تشوهًا متناسقًا عاليًا. وعامل القدرة للحمل الذي يتم تغذيته بواسطة مثل هذا المعدل البسيط بمكثف ، كقاعدة عامة ، لن يتجاوز 0.3.
هناك طريقة "سلبية" بسيطة للتخفيف قليلاً من قمم التيار الحادة ، وزيادة عامل الطاقة بشكل طفيف وتقليله قليلاً بهذه الطريقة الأكورديون... تتكون الطريقة من إضافة محث بين جسر الصمام الثنائي ومكثف المرشح. سيؤدي هذا إلى تقريب القمم قليلاً إلى شكل جيبي.
ومع ذلك ، في هذه الحالة ، سيظل عامل القدرة بعيدًا عن الوحدة (حوالي 0.7) ، نظرًا لأن شكل التيار المستهلك ليس جيبيًا على الإطلاق. وعندما يتم توصيل العديد من هذه الخطط للمستخدمين بقدرات مختلفة بالشبكة ، فإنها تصبح مشكلة خطيرة لطرف توليد الطاقة.
أفضل طريقة لتحسين عامل الطاقة وتقليل توافقيات تردد الخط هي استخدام مخططات تصحيح عامل الطاقة النشط (PFC) البسيطة نسبيًا استنادًا إلى محولات تعزيز النبض في تبديل مصادر الطاقة.هنا ، لا يتم إضافة محث فقط إلى دائرة مقوم الإدخال ، ولكن أيضًا ترانزستور ذو تأثير ميداني مزود بمحرك ووحدة تحكم ، بالإضافة إلى الصمام الثنائي.
أثناء تصحيح عامل الطاقة النشط (PFC النشط) ، ينتقل FET بسرعة بين الحالتين.
الحالة الأولى - عندما يكون المفتاح مغلقًا ، يتلقى الخانق الطاقة من المقوم ، ويخزن الطاقة في المجال المغناطيسي ، بينما يكون الصمام الثنائي متحيزًا عكسيًا ، ويتم تشغيل الحمل فقط بواسطة مكثف المرشح.
الحالة الثانية هي عندما يكون الترانزستور مفتوحًا ، وخلال هذا الجزء من الدورة يدخل الصمام الثنائي في حالة التوصيل ، وينقل الخانق الآن الطاقة إلى الحمل ويشحن المكثف. يحدث هذا التبديل بتردد يصل إلى عدة عشرات من الكيلوهرتز لـ كل نصف موجة من الموجة الجيبية الرئيسية.
تقوم دائرة التحكم الرئيسية بضبط مدة الفترات الزمنية — كم من الوقت يتم توصيل الخانق بالشبكة ومدة تنشيطه للمكثف بحيث يتم الحفاظ على الجهد عبر المكثف عند مستوى ثابت ، مثل متوسط الخنق الحالي. تزيد هذه الدائرة من عامل الطاقة للإمداد إلى 0.98.
تعد إدارة التبديل المختصة ضرورية بحيث يكون الاستهلاك الحالي في الطور مع الجهد المتناوب للشبكة. لهذا الغرض ، تولد وحدة التحكم إشارة PWM للتحكم في بوابة FET ، بحيث يتلقى الخانق الطاقة في ذروة الموجة الجيبية لفترة أقصر من الجهد القريب من الصفر (أطول).
تحتوي وحدة التحكم PFC على حلقة تغذية مرتدة لجهد الخرج (والتي تتم مقارنتها بالمرجع وتظل ثابتة عبر PWM) ، بالإضافة إلى مستشعر جهد الإدخال ومستشعر تيار المحرِّض لمراقبة متوسط تيار المحرِّض بدقة في الوقت الفعلي للتأكد من أن الحمل يحتوي على أقصى عامل للطاقة.