korekcja współczynnika mocy (PFC)

co to jest korekcja współczynnika mocy?

korekcja współczynnika mocy jest techniką zwiększania współczynnika mocy zasilacza. Zasilacze impulsowe bez korekcji współczynnika mocy pobierają prąd w krótkich, dużych impulsach. Impulsy te można wygładzić za pomocą technik aktywnych lub pasywnych. Zmniejsza to wejściowy prąd RMS i pozorną moc wejściową, zwiększając tym samym współczynnik mocy.

korekcja współczynnika mocy kształtuje prąd wejściowy, aby zmaksymalizować rzeczywistą moc z zasilacza AC. Idealnie, Sprzęt elektryczny powinien prezentować obciążenie, które emuluje czysty Rezystor, co oznacza, że moc bierna byłaby zerowa. A przebieg prądowy i napięciowy byłby tą samą sinusoidalną falą i w fazie ze sobą. Jednak ze względu na reaktywne komponenty w większości obwodów zawsze występuje opóźnienie mocy, które prowadzi do niższych czynników mocy.

w idealnym systemie cała moc pobierana z sieci PRĄDU PRZEMIENNEGO jest wykorzystywana do wykonywania użytecznej pracy. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy prąd jest w fazie z napięciem. Gdy faza między nimi zmienia się, część energii z gniazdka prądu przemiennego nie wykonuje użytecznej pracy i jest tracona.

firma wytwarzająca energię musi zatem produkować więcej mocy, aby zaspokoić zapotrzebowanie na energię użyteczną i tę, która jest stracona. Oznacza to więcej inwestycji kapitałowych w wytwarzanie, przesył, dystrybucję i kontrolę. Koszty są przenoszone na konsumenta oprócz przyczyniania się do globalnego ocieplenia.

korekta współczynnika mocy próbuje przesunąć współczynnik mocy układu elektrycznego, takiego jak zasilacz, w kierunku 1, i mimo, że nie osiąga tego, osiąga tak blisko 0,95, co jest dopuszczalne w większości zastosowań.

metody korekcji współczynnika mocy

istnieją dwa powszechne typy korekcji współczynnika mocy dla zasilaczy; pasywne PFC i aktywne PFC.

Bierna korekcja współczynnika mocy

jest to stosowane w przypadku małych zasilaczy o mocy około 100W lub mniejszej. Metoda korekcji wykorzystuje dolnoprzepustowy filtr harmoniczny na wejściu AC z kondensatorem i cewką tworzącą szeregowy obwód rezonansowy. Komponenty mogą być dość małe, zapewniając jednocześnie niedrogą i wydajną korektę współczynnika mocy.

Rysunek 1: pasywny Obraz PFC

pasywne PFC są proste, solidne i niezawodne w przypadku niższych wymagań dotyczących mocy. Ponadto nie generują EMI. Są jednak duże i ciężkie ze względu na induktor.

zalety

• niedrogi
• wydajny
• Prosta konstrukcja

wady

• ciężki i duży rozmiar
• brak regulacji napięcia
• ograniczony zakres napięć wejściowych

Aktywna korekcja współczynnika mocy

aktywne metody PFC są preferowane w przypadku zasilaczy powyżej 100W. metoda ta zapewnia bardziej wydajną korektę, jest lżejsza i mniej nieporęczna.

podstawowy aktywny Obwód PFC składa się z obwodu sterującego, który mierzy napięcie wejściowe i prąd, a następnie dostosowuje czas przełączania i cykl pracy, aby zapewnić, że napięcie wejściowe i prąd są w fazie. Zapewnia to automatyczną korektę wejściowego napięcia przemiennego, co skutkuje teoretycznym współczynnikiem mocy powyżej 0,95. W przeciwieństwie do pasywnego PFC, Aktywne PFC działa w szerokim zakresie napięć wejściowych. Wymaga jednak dodatkowych komponentów, co czyni go bardziej złożonym i kosztownym.

Rysunek 2: Podstawowy aktywny obraz obwodu PFC

zalety aktywnego PFC

• osiąga PF 0,95 lub wyższy
• mały i lekki
• szeroki zakres napięcia wejściowego i częstotliwości AC (87 Vrms -266 Vrms i 47Hz – 63Hz).
• bardziej elastyczny
• większa kontrola

wady

• złożony
• wyższy koszt
• wymaga więcej filtrowania ze względu na wysokie częstotliwości, które mogą dostać się do linii

Komponenty

• są oceniane na wyższe napięcia w porównaniu do pasywnego PFC.

korzyści PFC

przy współczynniku mocy równym 1 lub tak bliskim, jak to możliwe, występują mniejsze straty, a cała generowana moc jest efektywnie wykorzystywana.

• korzyści techniczne: Poprawa wydajności i zmniejszenie zapotrzebowania na moc, a tym samym zmniejszenie obciążenia przekładni rozdzielczej i kabli, zmniejszenie kosztów dla konsumenta i wsparcie dla większego obciążenia.
• korzyści komercyjne: zmniejszone są straty systemowe i niższe koszty kapitałowe dla firmy wytwarzającej. Ponadto istnieją oszczędności na kosztach energii elektrycznej, ponieważ nie ma opłat za nadwyżkę mocy biernej. Kolejną zaletą jest to, że urządzenia i systemy przesyłowe i dystrybucyjne działają chłodniej i dłużej.
• korzyści dla środowiska: zmniejszenie emisji CO2.

produkty z PFC