مدار تصحیح ضریب توان یا PFC قسمت سوم

1.2 علل کاهش ضریب توان مدارهای الکتریکی با یک صافی خازنی

در مداری که از خازن صافی استفاده می کند، جریان هارمونیک به عنوان جریان شارژ تولید می شود و این خازن برای مهار اعوجاج جریان موج سینوسی ورودی کاربرد خواهد داشت. در مدار شکل 1.3 ولتاژ ورودی  ACبه خازن صافی ورودی (C) از طریق یکسوساز پل دیود اعمال می شود. در نتیجه، جریان (I) فقط در دوره هایی جریان می یابد که ولتاژ AC ورودی بالاتر از ولتاژ شارژ باشد. خازن C در شکل 1.3 نمونه ای از شکل موج جریان ورودی (I) را نشان می دهد که دارای اعوجاج قابل توجهی بوده و به دلیل فراوانی بخش های هارمونیک مرتبط با یک شکل موج سینوسی باعث می شود که ضریب توان به مقدار زیادی از مقدار 1.0 کمتر شود. بنابراین مدار تصحیح ضریب توان (PFC)این بخش های هارمونیک را کاهش داده و باعث می شود شکل موج جریان ورودی بسیار به یک موج سینوسی نزدیک گردد که در نتیجه ضریب توان افزایش پیدا کرده و بسیار به مقدار 1.0 نزدیک می گردد.

شکل 1.3 نمونه ای از مدار یک منبع تغذیه دارای یک خازن صافی

مدار تصحیح ضریب توان یا PFC قسمت دوم

• 1.1 ضریب توان برای انواع بارها
• بارهای مقاومتی

در مورد بارهای مقاومتی خالص، ولتاژ تغذیه و جریان بار در فاز همانگونه که در شکل 1.1 نشان داده شده است با یکدیگر منطبق می باشند (φ＝0) از این رو، cosφ = 1  نتیجه اینکه، مدارهای الکتریکی با بار مقاومتی خالص دارای ضریب توان 1.0 می باشند.

در این حالت توان اکتیو )( عبارت است از:

از طرفی توان ظاهری )( عبارت است از:

در نتیجه، ضریب توان (PF) نهایتا به صورت زیر محاسبه می گردد:

• بارهای سلفی و خازنی

در مورد بارهای سلفی و خازنی، همان گونه که شکل موج جریان و ولتاژ در شکل 1.2 نشان داده شده است اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان به مقدار φدرجه وجود دارد. در این حالت توان اکتیو )( عبارت است از:

از طرفی توان ظاهری )( عبارت است از:

در نتیجه، ضریب توان (PF) نهایتا به صورت زیر محاسبه می گردد:

• بارهای کاملا خازنی و راکتیو

در این حالت چون φبرابر است با (π/2) یا  (-π/2) بنابراین مقدار ضریب توان(PF) برابر صفر می شود.

شکل 1.1 ولتاژ تغذیه و جریان بار در مورد یک بار صرفاً مقاومتی

شکل 1.2 ولتاژ تغذیه و جریان بار در مورد بار خازنی

مدار تصحیح ضریب توان یا PFC قسمت اول

خلاصه:

یک مدار تصحیح ضریب توان (PFC) جهت نزدیک کردن ضریب توان به عدد 1.0 و کاهش هارمونیک ها به مدار منبع تغذیه اضافه می گردد.

این متن کاربردی، توپولوژی های اصلی PFC را مورد بررسی قرار می دهد:

مدارها و عملکرد آنها

سه تکنیک اصلی در مدارهای PFC وجود دارد:

PFC غیرفعال (استاتیک) با استفاده از راکتور.

PFC سوئیچینگ (فعال) که جریان را با فرکانس بالا و با استفاده از دستگاه سوئیچینگ کنترل می کند.

PFC سوئیچینگ جزئی که یک دستگاه سوئیچینگ را روشن و خاموش می کند تا جریان را چندین بار در هر سیکل برق کنترل نماید.

که همه این اهداف تنها روی  کاهش اندازه منابع تغذیه سوئیچینگ و بهبود کارایی آن ها متمرکز شده اند.

مدارهای PFC در توپولوژی ‌های مختلفی ظاهر می شوند، که مهمترین آنها PFC به هم پیوسته و بدون پل می باشد.

1. ضریب توان و تصحیح ضریب توان چیست؟

بسیاری از مدارهای الکترونیکی دارای یک خازن در ورودی منبع تغذیه خود می باشند تا بتوانند با ولتاژ DC کار کنند که این خازن ها ممکن است باعث تغییر فاز بین ولتاژ منبع تغذیه AC سینوسی و جریان ورودی آن شوند که نتیجه آن چیزی جز کاهش ضریب توان(PF) نخواهد بود. که می توان برای رفع این مشکل با استفاده از مدار تصحیح ضریب توان (PFC)اعوجاج هارمونیک در جریان ورودی را کاهش داده و شکل موج جریان ورودی را بسیار به سینوسی کامل نزدیک نمود. و به این ترتیب ضریب توان را به عدد 1.0 بسیار نزدیک نمود.

ضریب توان را میتوان نسبت مقدار توان اکتیو مصرف شده توسط یک بار یا مصرف کننده به توان ظاهری آن تعریف نمود که بسته به سلفی یا خازنی بودن بار باعث پیش فاز و یا پس فاز شدن ولتاژ نسبت به جریان شده و توان راکتیو ایجاد می گردد.

که با ظهور این پدیده در بسیاری از وسایل الکتریکی و الکترونیکی با ایجاد توان راکتیو و تزریق آن به شبکه تولید و توزیع برق باعث آسیب دیدن آن ها می شود.

به بیان ساده تر ضریب توان (PF) به صورت حاصل تقسیم  توان اکتیو بر توان ظاهری تعریف می شود. و زمانی که اختلاف فاز

بین ولتاژ و جریان AC  برابر مقدار φ باشد، می توان مقدار ضریب توان را به صورت PF = cosφ نمایش داد. که هر چه مقدار آن از عدد 1.0 کمتر باشد مقدار توان راکتیو بالاتر رفته و ما ناچار خواهیم بود به وسیله مدارهای PFC این عدد را اصلاح کرده و به مقدار 1.0 نزدیک نماییم. در بیان کلی برای کاهش جریان هارمونیک آوردن ضریب توان نزدیک به 1.0، ضروری است.

آشنایی با چند پکیج قطعات الکترونیکی