Anahtarlamalı Güç Kaynağının Harmonik Akımının Zararı
Güç kaynağına takılı yüksek güçlü anahtarlama tüpleri vardır ve bunlar yüksek frekanslarda hareket ettiklerinde harmonikler üreterek çevredeki ekipmanlarda elektromanyetik girişime neden olur ve şebekenin güç kalitesini etkiler. Bu nedenle, anahtarlamalı güç kaynağı tarafından üretilen harmoniklerin bastırılması çok gereklidir.
Mevcut bastırma yöntemleri, aktif filtreleme ve pasif filtreleme olarak ikiye ayrılabilir. Bunlardan birincisinin filtreleme etkisi daha iyidir, ancak teknolojisi nispeten karmaşıktır ve pratik uygulamalarda tasarımı zordur; ikincisinin pasif filtreleme yöntemi de harmonikleri bastırabilir ve ayrıca reaktif güç kompanzasyonunun etkisini elde edebilir, ancak kontrol etkisi aktif filtrelemeden çok daha azdır.
Güç kaynağı endüstrisinde uzun yıllara dayanan deneyime sahip Jinshengyang, anahtarlamalı güç kaynakları tarafından üretilen yüksek frekanslı harmonikler için son derece güvenilir bir PFC entegre devre geliştirdi. Simülasyon testi deneyleri ve saha kullanımı geri bildirimi sayesinde, güç kaynağının güç faktörü performansı sürekli olarak optimize edilmiş ve iyileştirilmiştir. LMF serisi, LIF serisi, LOF serisi vb. gibi süper harmonik bastırma özelliğine sahip aktif PFC anahtarlamalı güç kaynağı ürünleri, ürünün güç faktörü 0,99'a kadar çıkabilir ve bu da çevreleyen ekipmana yüksek frekanslı harmoniklerin neden olduğu elektromanyetik girişim, elektrik şebekesinin güç kullanım oranını artırır;
02 Anahtarlama güç kaynağının harmonik mekanizmasının analizi
Anahtarlama güç kaynağının anahtarlama devresinde, anahtarlama tüpünün yalnızca iki çalışma durumu vardır: açık ve kapalı. Bu esnada çıkış geriliminde çalışma frekansına karşılık gelen bir AC sinyali olacak ve bu harmonik sinyal çıkış geriliminde varlığını sürdürecektir. Akım doğrusal olmayan bir yük üzerinden aktığında: kapasitif veya endüktif yük gibi, Uygulanan gerilim doğrusal bir ilişki göstermiyorsa, sinüzoidal olmayan bir akım oluşacak ve böylece harmonikler üretilecektir.
Güç sistemindeki harmoniklerin bastırılması, sisteme enjekte edilen harmonik akımın azaltılması veya ortadan kaldırılması suretiyle harmoniklerin sınır değer içinde kontrol edilmesidir. Örneğin, anahtarın kontrol sinyalinin darbe frekansı 100kHz olarak ayarlanırsa, şu görülebilir: Çıkış temel dalgasının tek bileşeninin hem 3. harmonik hem de 5. harmonik enerjisi mevcuttur. Ek olarak, yükselen kenarda ve düşen kenarda, darbe sinyalinin voltaj değişim oranı çok hızlıdır ve mevcut değişim oranı da çok hızlıdır; bu süreçte, kontrol darbe frekansından farklı bir yüksek frekans bileşeni üretilecektir. Anahtarlamalı güç kaynağının frekans bileşenini kontrol etmek için, anahtarlamalı güç kaynağı tasarlanırken anahtarlamalı kontrol darbesinin tasarım ihtiyaçlarına göre makul bir şekilde seçilmesi gerektiği görülebilir. Ayrıca kontrol darbesinin hızı da azaltılmalıdır.
03 Harmonik Akım Tehlikeleri
Son yıllarda harmoniklerden kaynaklanan çeşitli arızalar ve kazalar sürekli olarak meydana gelmiş ve harmonik zararların ciddiyeti insanların yüksek ilgisini çekmiştir. Güç kaynaklarının kamu elektrik şebekelerine ve diğer sistemlere değiştirilmesiyle üretilen harmoniklerin zararı genellikle aşağıdaki yönlere sahiptir:
04 EMI filtresi kullanarak güç kaynağını anahtarlamanın harmonik akım bastırma yöntemi
EMI filtreleme teknolojisi, ani yükselme girişimini etkili bir şekilde bastırabilir ve iletim girişimini ve radyasyon girişimini etkili bir şekilde filtreleyebilir. Şekil 4, kapasitörler ve indüktörlerden oluşan bir EMI filtresini göstermektedir; anahtarlama güç kaynağının giriş ucuna bağlanır ve yüksek frekanslı baypas kapasitörleri C1 ve C5'tir. Diferansiyel mod paraziti filtrelenir; L1, C3, C4 ve L2, C3, C4, devredeki ortak mod girişimini filtreler; gerçek testler, bileşenlerin parametreleri makul bir şekilde seçildiğinde, EMI filtresinin anahtarlamalı güç kaynağının daha iyi Harmonik bastırma etkisini elde edebildiğini göstermektedir.
Pasif Güç Faktörü Düzeltme Devrelerini Kullanma
Önceki bölümde tanıtılan EMI filtre devresi harmonikleri bastırır. İletim ve radyasyon girişimini etkili bir şekilde bastırabilse de, giriş akımı dalga biçimi bozulmasına karşı çaresizdir. Bu nedenle akımdaki harmonik içeriği büyük ölçüde azaltmak için köprü doğrultucu kondansatör filtre devresinin analiz edilmesi, giriş karakteristiklerinin bulunması ve gerekli iyileştirmelerin yapılması gerekmektedir.
Pasif güç faktörü düzeltme devrelerinden biri, bileşenleri arasında kapasitörler ve diyotlar bulunur; devre kararlı olduğunda, doğrultucu diyotların uzun iletim süresi nedeniyle giriş akımı harmonikleri etkili bir şekilde geliştirilecektir.
Aktif Güç Faktörü Düzeltme Devresini Kullanın
Pasif güç faktörü düzeltme devresinden farklı olarak, aktif güç faktörü düzeltme devresinde darbe genişliği modülasyonu stratejisi kullanılır ve kontrol etkisi açıkça pasif güç faktörü düzeltme devresinden daha iyidir. Giriş akımı sinüs dalgası olarak düzeltilebilir, harmonik içeriği yüzde 10'dur ve güç faktörü de 1'e yakın olacak şekilde düzeltilebilir.
Aktif güç faktörü düzeltmesi için basitleştirilmiş bir devre, çift döngü kontrolünü benimser; burada, dış döngü çıkış voltajını kontrol eder ve iç döngü indüktör akımını kontrol eder; Uygun bir kontrol stratejisinin benimsenmesi, indüktörün tepe akımının üst VDC'deki değişimi izlemesini sağlayabilir. Böylece sinüzoidal biçimli bir ortalama akım elde edilir.
Başka bir aktif güç faktörü düzeltme devresi, BOOST boost PFC entegre devresini kullanır ve çalışma prensibi analiz edilir: AC güç frekansı bağlandığında, giriş voltajı C1'i köprü doğrultucu devresinden şarj eder ve kondansatör devrede voltaj olduğunda belirli bir değere yükseldiğinde, PFC devresinin ana kontrol IC'si başlatılacak ve ilgili PWM darbesi IC'nin GATE piminden verilecek ve ardından darbe, MOS tüpü Q1'i çalıştırarak çalışmasını sağlayacaktır. durumu değiştir; örnekleme direnci R3 ve R4 aracılığıyla, örnekleme değeri IC voltaj döngüsü karşılaştırıcısına gönderilir; Aynı zamanda, voltaj IC akım algılama karşılaştırıcısına gönderildiğinde, giriş akımı dalga formunun girişi takip etmesi için L1'deki akımı kontrol etmek için PWM darbe çıkışını ayarlayan dahili toplayıcı aracılığıyla bir hata sinyali elde edilebilir. güç faktörü 1'e yakın olacak şekilde voltaj.
