Correzione del fattore di potenza (PFC)
Che cos’è la correzione del fattore di potenza?
La correzione del fattore di potenza è una tecnica per aumentare il fattore di potenza di un alimentatore. Alimentatori switching senza correzione del fattore di potenza disegnare corrente in breve, impulsi di alta grandezza. Questi impulsi possono essere attenuati utilizzando tecniche attive o passive. Ciò riduce la corrente RMS in ingresso e la potenza apparente in ingresso, aumentando così il fattore di potenza.
La correzione del fattore di potenza forma la corrente di ingresso per massimizzare la potenza reale dall’alimentazione CA. Idealmente, le apparecchiature elettriche dovrebbero presentare un carico che emula un resistore puro, il che significa che la potenza reattiva sarebbe zero. E le forme d’onda di corrente e tensione sarebbero la stessa onda sinusoidale e in fase l’una con l’altra. Tuttavia, a causa dei componenti reattivi nella maggior parte dei circuiti, c’è sempre un ritardo di potenza che porta a fattori di potenza inferiori.
In un sistema ideale, tutta la potenza assorbita dalla rete CA viene utilizzata per svolgere un lavoro utile. Questo è possibile solo quando la corrente è in fase con la tensione. Quando la fase tra i due varia, parte dell’energia dalla presa CA non svolge un lavoro utile e viene persa.
La società di generazione di energia deve quindi produrre più potenza per soddisfare la domanda di potenza utile e quella che viene persa. Ciò significa maggiori investimenti di capitale nella generazione, trasmissione, distribuzione e controllo. I costi vengono trasferiti al consumatore oltre a contribuire al riscaldamento globale.
La correzione del fattore di potenza tenta di spingere il fattore di potenza del sistema elettrico come l’alimentatore verso 1, e anche se non raggiunge questo, arriva a 0,95 che è accettabile per la maggior parte delle applicazioni.
Metodi di correzione del fattore di potenza
Esistono due tipi comuni di correzione del fattore di potenza per gli alimentatori; il PFC passivo e il PFC attivo.
Correzione del fattore di potenza passivo
Questo viene utilizzato per piccoli alimentatori di circa 100 W o meno. Il metodo di correzione utilizza un filtro armonico passa-basso all’ingresso CA con il condensatore e l’induttore che formano un circuito di risonanza in serie. I componenti possono essere abbastanza piccoli fornendo una correzione del fattore di potenza economica ed efficiente.
Figura 1: Un credito di immagine PFC passivo
I PFC passivi sono semplici, robusti e affidabili per esigenze di alimentazione inferiori. Inoltre, non generano EMI. Tuttavia, sono grandi e pesanti a causa dell’induttore.
Vantaggi
- Economici
- Efficacia
- Semplice costruzione
Svantaggi
- Pesanti e di grandi dimensioni
- tensione di regolamento
- Limitata gamma di tensioni di ingresso
Correzione Fattore di Potenza Attiva
Il PFC attivo sono i metodi preferiti per alimentazione a più di 100W. Questo metodo fornisce un modo più efficiente di correzione, è più leggero e meno ingombrante.
Un circuito PFC attivo di base è costituito da un circuito di controllo che misura la tensione e la corrente di ingresso e quindi regola il tempo di commutazione e il duty cycle per garantire che la tensione e la corrente di ingresso siano in fase. Ciò fornisce una correzione automatica della tensione CA in ingresso, risultante in un fattore di potenza teorico superiore a 0,95. A differenza del PFC passivo, il PFC attivo funziona su un’ampia gamma di tensioni di ingresso. Tuttavia, richiede componenti extra, il che lo rende più complesso e costoso.
Figura 2: Il credito di immagine del circuito PFC attivo di base
Vantaggi di un PFC attivo
- Raggiunge PF di 0,95 o superiore
- Piccolo e leggero
- Ampia gamma di tensione e frequenza di ingresso CA (87 Vrms -266 Vrms e 47Hz-63Hz).
- Più flessibile
- un Maggiore controllo
Svantaggi
- Complesso
- costo Superiore
- Richiede di filtraggio a causa delle alte frequenze che possono entrare in linea
- Componenti sono classificati a tensioni superiori rispetto a PFC passivo.
Vantaggi di PFC
Con fattore di potenza pari a 1 o il più vicino possibile, ci sono perdite inferiori e tutta la potenza generata viene utilizzata in modo efficiente.
- I vantaggi tecnici: Maggiore efficienza e riduzione della domanda di energia, quindi una riduzione del carico sul cambio e sui cavi, costi ridotti per il consumatore e supporto per un carico maggiore.
- Vantaggi commerciali: ci sono perdite di sistema ridotte e meno costi di capitale per la società generatrice. Inoltre, ci sono risparmi sui costi dell’elettricità, poiché non ci sono costi per la potenza reattiva in eccesso. Un altro vantaggio è che le apparecchiature e i sistemi di trasmissione e distribuzione funzionano in modo più fresco e durano più a lungo.
- Benefici ambientali: riduzione delle emissioni di CO2.
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