PFC 역률 보정

주전원 주파수의 역률 및 고조파 계수는 특히 이 전력으로 구동되는 전자 장비의 경우 전력 품질의 중요한 지표입니다.

AC 공급자에게는 다음과 같은 것이 바람직합니다. 역률 의 소비자는 1에 가까웠고 전자 장치의 경우 고조파 왜곡을 가능한 한 낮추는 것이 중요합니다. 이러한 조건에서 장치의 전자 부품 수명이 길어지고 부하는 더 편안하게 작동합니다.

실제로 기존의 선형 전원으로는 전자 장비에 적합한 품질과 고효율의 전기를 공급할 수 없다는 문제가 있습니다. 결과적으로 우리는 역률이 0.7에 가까운 80%의 전원 공급 장치의 효율이 표준으로 간주된다는 사실을 받아들여야 합니다.

그리고 이 문제의 원인은 입구에 기존 스위칭 전원 공급 장치 필터 커패시터가 있는 다이오드 브리지가 있으며 정류된 전류 소비자가 선형 부하인지 여부에 관계없이 네트워크에서 다이오드 브리지로 공급되는 전류에는 여전히 버스트가 있으며, 그 사이에는 0의 간격이 있습니다. 네트워크의 현재 소비.

이것은 필터 커패시터가 고르지 않게 충전 및 방전되어 역률이 감소하기 때문에 발생합니다. 실제로 그리드의 전력은 짧은 펄스(그리드의 사인파 기간의 절반당 하나의 전류 펄스)로 소비됩니다.

이러한 필터 커패시터에 의해 공급되는 회로에서 이 현상은 높은 고조파 왜곡을 생성합니다. 그리고 일반적으로 커패시터가있는 간단한 정류기에 의해 공급되는 부하의 역률은 0.3을 초과하지 않습니다.

날카로운 전류 피크를 약간 부드럽게 하고 역률을 약간 높이고 이런 식으로 약간 줄이는 간단한 "수동적" 방법이 있습니다. 아코디언… 이 방법은 다이오드 브리지와 필터 커패시터 사이에 인덕터를 추가하는 것으로 구성됩니다. 이렇게 하면 피크가 정현파 모양으로 약간 둥글게 됩니다.

그러나 이 경우 소비되는 전류의 모양이 전혀 정현파가 아니기 때문에 역률은 여전히 ​​1(약 0.7)과는 거리가 멀다. 그리고 용량이 다른 많은 사용자의 이러한 계획이 그리드에 연결되면 발전 당사자에게 심각한 문제가 됩니다.

역률을 개선하고 라인 주파수 고조파를 줄이는 가장 좋은 방법은 스위칭 전원 공급 장치에서 펄스 부스트 컨버터를 기반으로 하는 비교적 간단한 능동 PFC(Power Factor Correction) 방식을 사용하는 것입니다.여기에서 인덕터는 입력 정류기 회로에 추가될 뿐만 아니라 드라이버와 컨트롤러가 있는 전계 효과 트랜지스터 및 다이오드도 추가됩니다.

활성 역률 보정(활성 PFC) 동안 FET는 두 상태 사이를 빠르게 전환합니다.

첫 번째 상태 — 스위치가 닫히면 초크는 정류기에서 전력을 받고 자기장에 에너지를 저장하는 반면 다이오드는 역 바이어스되고 부하는 필터 커패시터에 의해서만 전력이 공급됩니다.

두 번째 상태는 트랜지스터가 열려 있을 때이며, 주기의 이 부분 동안 다이오드는 전도 상태로 들어가고 초크는 이제 에너지를 부하로 전달하고 커패시터를 충전합니다. 이러한 스위칭은 수십 킬로헤르츠의 주파수로 발생합니다. 메인 사인파의 각 반파.

핵심 제어 회로는 시간 간격의 지속 시간, 즉 초크가 그리드에 연결되는 시간과 커패시터에 걸리는 전압이 평균 초크 전류와 같이 일정한 수준으로 유지되도록 커패시터에 에너지를 공급하는 시간을 조정합니다. 이 회로는 공급 장치의 역률을 0.98로 증가시킵니다.

전류 소비가 네트워크의 교류 전압과 동위상이 되도록 유능한 스위칭 관리가 필요합니다. 이를 위해 컨트롤러는 FET의 게이트를 제어하기 위해 PWM 신호를 생성하므로 사인파의 피크에서 초크는 0에 가까운 전압에서보다 짧은 시간 동안 에너지를 받습니다(더 깁니다).

PFC 컨트롤러에는 출력 전압 피드백 루프(기준과 비교하여 일정하게 유지됨)가 있습니다. PWM을 통해), 입력 전압 및 인덕터 전류 센서는 평균 인덕터 전류를 실시간으로 정확하게 모니터링하여 부하가 최대 역률을 갖도록 보장합니다.