effektfaktorkorrektion (PFC)
Hvad er effektfaktorkorrektion?
effektfaktorkorrektionen er en teknik til at øge effektfaktoren for en strømforsyning. Skift af strømforsyninger uden effektfaktorkorrektion trækker strøm i korte pulser med høj styrke. Disse impulser kan udglattes ved hjælp af aktive eller passive teknikker. Dette reducerer input RMS strøm og tilsyneladende input effekt, hvilket øger effektfaktoren.
effektfaktorkorrektionen former indgangsstrømmen for at maksimere den reelle strøm fra VEKSELSTRØMSFORSYNINGEN. Ideelt set bør elektrisk udstyr præsentere en belastning, der emulerer en ren modstand, hvilket betyder, at den reaktive effekt ville være nul. Og strøm-og spændingsbølgeformerne ville være den samme sinusbølge og i fase med hinanden. På grund af de reaktive komponenter i et flertal af kredsløb er der dog altid en strømforsinkelse, der fører til lavere effektfaktorer.
i et ideelt system bruges al den strøm, der trækkes fra vekselstrømsnettet, til at udføre nyttigt arbejde. Dette er kun muligt, når strømmen er i fase med spændingen. Når fasen mellem de to varierer, udfører noget af energien fra stikkontakten ikke nyttigt arbejde og går tabt.
det kraftproducerende selskab skal derfor producere mere strøm for at imødekomme efterspørgslen efter den nyttige strøm og den, der går tabt. Det betyder flere kapitalinvesteringer i produktion, transmission, distribution og kontrol. Omkostningerne overføres til forbrugeren ud over at bidrage til den globale opvarmning.
effektfaktorkorrektion forsøger at skubbe strømfaktoren i det elektriske system, såsom strømforsyningen, mod 1, og selvom det ikke når dette, kommer det så tæt som 0,95, hvilket er acceptabelt for de fleste applikationer.
effektfaktorkorrektionsmetoder
der er to almindelige typer effektfaktorkorrektion for strømforsyninger; den passive PFC og den aktive PFC.
passiv effektfaktorkorrektion
Dette bruges til små strømforsyninger på omkring 100V eller derunder. Korrektionsmetoden bruger et lavpas harmonisk filter ved AC-indgangen med kondensatoren og induktoren, der danner et serieresonans kredsløb. Komponenterne kan være ret små, samtidig med at de giver en billig og effektiv effektfaktorkorrektion.
Figur 1: en passiv PFC-Billedkredit
de passive PFC ‘ er er enkle, robuste og pålidelige til lavere strømbehov. Derudover genererer de ikke EMI. De er dog store og tunge på grund af induktoren.
fordele
- billig
- effektiv
- enkel konstruktion
ulemper
- tung og stor størrelse
- ingen spændingsregulering
- begrænset rækkevidde af indgangsspændinger
Aktiv effektfaktorkorrektion
de aktive PFC-metoder foretrækkes til strøm forsyninger på over 100V. denne metode giver en mere effektiv korrektion, er lettere og mindre omfangsrig.
et grundlæggende aktivt PFC-kredsløb består af et styrekredsløb, der måler indgangsspændingen og strømmen og derefter justerer skiftetiden og driftscyklussen for at sikre, at indgangsspændingen og strømmen er i fase. Dette giver en automatisk korrektion af indgangsspændingen, hvilket resulterer i en teoretisk effektfaktor på over 0,95. I modsætning til den passive PFC fungerer den aktive PFC over en lang række indgangsspændinger. Det kræver dog ekstra komponenter, hvilket gør det mere komplekst og dyrt.
figur 2: Den grundlæggende Active PFC Circuit Image Credit
fordele ved en aktiv PFC
- opnår PF på 0,95 eller højere
- lille og let
- bred vifte af AC indgangsspænding og frekvens (87 Vrms -266 Vrms og 47h – 63H).
- mere fleksibel
- større kontrol
ulemper
- kompleks
- højere omkostninger
- kræver mere filtrering på grund af de høje frekvenser, der kan komme ind i linjen
- komponenter er bedømt til højere spændinger sammenlignet med den passive PFC.
fordele ved PFC
med effektfaktor lig med 1 eller så tæt som muligt er der lavere tab, og al genereret strøm udnyttes effektivt.
- de tekniske fordele: forbedret effektivitet og reduktion i strømbehov, dermed en reduktion i belastningen på koblingsgearet og kablerne, reducerede omkostninger for forbrugeren og understøttelse af mere belastning.
- kommercielle fordele: der er reducerede systemtab og mindre kapitalomkostninger for det genererende selskab. Derudover er der besparelser på elomkostninger, da der ikke er nogen gebyrer for den overskydende reaktive effekt. En anden fordel er, at transmissions – og distributionsudstyret og systemerne kører køligere og holder længere.
- miljømæssige fordele: reducerede CO2-emissioner.
produkter med PFC
