Koreksi faktor daya PFC
Faktor daya dan faktor harmonisa frekuensi induk merupakan indikator kualitas daya yang penting, terutama untuk peralatan elektronik yang ditenagai oleh daya ini.
Hal ini diinginkan untuk pemasok AC itu Faktor kekuatan konsumen mendekati kesatuan, dan untuk perangkat elektronik penting agar distorsi harmonik serendah mungkin. Dalam kondisi seperti itu, komponen elektronik perangkat akan hidup lebih lama, dan beban akan bekerja dengan lebih nyaman.
Nyatanya, ada masalah, yaitu sumber daya linier konvensional tidak mampu menyediakan peralatan elektronik dengan kualitas listrik yang sesuai dan bahkan efisiensi tinggi. Akibatnya, kami harus menerima kenyataan bahwa efisiensi unit catu daya 80% dengan faktor daya cenderung 0,7 dianggap sebagai norma.
Dan alasan untuk masalah ini terletak pada kenyataan bahwa di pintu masuk catu daya switching konvensional ada jembatan dioda dengan kapasitor filter, dan terlepas dari apakah konsumen arus yang diperbaiki bahkan merupakan beban linier, arus yang disuplai dari jaringan ke jembatan dioda akan tetap memiliki semburan, puncak terisolasi yang diucapkan, di antaranya ada celah dengan nol konsumsi saat ini dari jaringan.
Hal ini terjadi karena kapasitor filter mengisi dan melepaskan secara tidak merata, mengakibatkan penurunan faktor daya—sebenarnya, daya dari jaringan dikonsumsi dalam pulsa pendek—satu pulsa arus untuk setiap setengah periode gelombang sinus jaringan.
Dalam rangkaian yang diumpankan oleh kapasitor filter semacam itu, fenomena ini menghasilkan distorsi harmonik yang tinggi. Dan faktor daya beban yang diumpankan oleh penyearah sederhana dengan kapasitor, sebagai aturan, tidak akan melebihi 0,3.
Ada cara "pasif" sederhana untuk sedikit memuluskan puncak arus yang tajam, sedikit meningkatkan faktor daya dan sedikit mengurangi dengan cara ini akordeon… Metodenya terdiri dari menambahkan induktor antara jembatan dioda dan kapasitor filter. Ini akan sedikit membulatkan puncak ke bentuk sinusoidal.
Namun dalam hal ini, faktor daya masih jauh dari satu (sekitar 0,7), karena bentuk arus yang dikonsumsi sekali lagi tidak sinusoidal sama sekali. Dan ketika banyak rencana pengguna dengan kapasitas berbeda yang terhubung ke jaringan, itu menjadi masalah serius bagi pihak pembangkit listrik.
Cara terbaik untuk meningkatkan faktor daya dan mengurangi harmonik frekuensi saluran adalah dengan menggunakan skema koreksi faktor daya aktif (PFC) yang relatif sederhana berdasarkan konverter penambah pulsa dalam mengganti catu daya.Di sini, tidak hanya induktor yang ditambahkan ke rangkaian penyearah input, tetapi juga transistor efek medan dengan driver dan pengontrol, serta dioda.
Selama koreksi faktor daya aktif (PFC aktif), FET dengan cepat beralih di antara dua keadaan.
Keadaan pertama - ketika sakelar ditutup, choke menerima daya dari penyearah, menyimpan energi di medan magnet, sedangkan dioda dibias balik, dan beban hanya ditenagai oleh kapasitor filter.
Keadaan kedua adalah ketika transistor terbuka, selama bagian siklus ini dioda masuk ke keadaan konduktor, dan choke sekarang mentransfer energi ke beban dan mengisi kapasitor. Pergantian seperti itu terjadi dengan frekuensi beberapa puluh kilohertz untuk setiap setengah gelombang dari gelombang sinus induk.
Rangkaian kontrol kunci menyesuaikan durasi interval waktu—berapa lama choke terhubung ke grid dan berapa lama kapasitor memberi energi sehingga tegangan melintasi kapasitor dipertahankan pada tingkat konstan, seperti arus choke rata-rata. Sirkuit ini meningkatkan faktor daya suplai menjadi 0,98.
Manajemen switching yang kompeten diperlukan agar konsumsi arus sefase dengan tegangan bolak-balik jaringan. Untuk tujuan ini, pengontrol menghasilkan sinyal PWM untuk mengontrol gerbang FET, sehingga pada puncak gelombang sinus, choke menerima energi untuk waktu yang lebih singkat daripada saat tegangan mendekati nol (lebih lama).
Pengontrol PFC memiliki loop umpan balik tegangan keluaran (yang dibandingkan dengan referensi dan dipertahankan konstan melalui PWM), serta tegangan input dan sensor arus induktor untuk secara akurat memantau arus rata-rata induktor secara real time untuk memastikan bahwa beban memiliki faktor daya maksimum.