Szkodliwość prądu harmonicznego zasilacza impulsowego
W zasilaczu zainstalowane są lampy przełączające dużej mocy, które generują harmoniczne, gdy działają przy wysokich częstotliwościach, powodując zakłócenia elektromagnetyczne w otaczającym sprzęcie i wpływając na jakość energii w sieci. Dlatego bardzo konieczne jest tłumienie harmonicznych generowanych przez zasilacz impulsowy.
Metody tłumienia prądu można podzielić na filtrowanie aktywne i filtrowanie pasywne. Wśród nich efekt filtrowania tego pierwszego jest lepszy, ale jego technologia jest stosunkowo skomplikowana i trudna do zaprojektowania w praktycznych zastosowaniach; pasywna metoda filtrowania tego ostatniego może również tłumić harmoniczne, a także może osiągnąć efekt kompensacji mocy biernej, ale jego efekt kontrolny jest znacznie mniejszy niż w przypadku aktywnego filtrowania.
Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w branży zasilaczy firma Jinshengyang opracowała wysoce niezawodny układ scalony PFC dla harmonicznych o wysokiej częstotliwości generowanych przez zasilacze impulsowe. Dzięki eksperymentom symulacyjnym i informacjom zwrotnym z użytkowania w terenie współczynnik mocy zasilacza był stale optymalizowany i ulepszany. Aktywne zasilacze impulsowe PFC z możliwością tłumienia superharmonicznych, takie jak: seria LMF, seria LIF, seria LOF itp., współczynnik mocy produktu może osiągnąć 0,99, co może skutecznie tłumić zakłócenia elektromagnetyczne powodowane przez harmoniczne o wysokiej częstotliwości w otaczającym sprzęcie, poprawiają stopień wykorzystania mocy sieci energetycznej;
02 Analiza mechanizmu harmonicznego zasilacza impulsowego
W obwodzie przełączającym zasilacza impulsowego rura przełączająca ma tylko dwa stany robocze: włączony i wyłączony. W tym czasie w napięciu wyjściowym pojawi się sygnał AC odpowiadający częstotliwości roboczej, a ten sygnał harmoniczny będzie nadal istniał w napięciu wyjściowym. Kiedy prąd przepływa przez obciążenie nieliniowe: takie jak obciążenie pojemnościowe lub indukcyjne, jeśli przyłożone napięcie nie wykazuje zależności liniowej, powstanie prąd niesinusoidalny, generując w ten sposób harmoniczne.
Tłumienie harmonicznych w systemie elektroenergetycznym polega na kontrolowaniu harmonicznych w granicach wartości granicznych poprzez redukcję lub eliminację prądów harmonicznych wprowadzanych do systemu. Na przykład, jeśli częstotliwość pulsowania sygnału sterującego przełącznika jest ustawiona na 100 kHz, można zauważyć, że: Istnieje zarówno trzecia, jak i piąta harmoniczna energii składowej nieparzystej wyjściowej fali podstawowej. Ponadto przy zboczu narastającym i opadającym szybkość zmiany napięcia sygnału impulsowego jest bardzo szybka, a szybkość zmiany prądu jest również bardzo szybka; w tym procesie zostanie wygenerowana składowa wysokiej częstotliwości różna od częstotliwości impulsu sterującego. Można zauważyć, że w celu kontrolowania składowej częstotliwości zasilacza impulsowego impuls sterujący przełączania powinien być rozsądnie dobrany zgodnie z potrzebami projektowymi podczas projektowania zasilacza impulsowego. Ponadto należy również zmniejszyć częstość impulsu sterującego.
03 Zagrożenia prądem harmonicznym
W ostatnich latach stale występowały różne usterki i wypadki spowodowane przez harmoniczne, a powaga szkód harmonicznych wzbudziła dużą uwagę ludzi. Szkodliwość harmonicznych generowanych przez przełączanie zasilaczy do publicznych sieci energetycznych i innych systemów ma na ogół następujące aspekty:
04 Sposób tłumienia harmonicznych prądowych zasilacza impulsowego z wykorzystaniem filtra EMI
Technologia filtrowania EMI może skutecznie tłumić zakłócenia kolców i może skutecznie odfiltrowywać zakłócenia przewodzenia i zakłócenia promieniowania. Rysunek 4 przedstawia filtr EMI, który składa się z kondensatorów i cewek indukcyjnych; jest podłączony do wejściowego końca zasilacza impulsowego, a kondensatory obejściowe o wysokiej częstotliwości to C1 i C5. Zakłócenia w trybie różnicowym są odfiltrowywane; L1, C3, C4 i L2, C3, C4 odfiltrowują zakłócenia w trybie wspólnym w obwodzie; rzeczywiste testy pokazują, że przy rozsądnym doborze parametrów komponentów filtr EMI może osiągnąć lepszy efekt tłumienia harmonicznych zasilacza impulsowego.
Korzystanie z pasywnych obwodów korekcji współczynnika mocy
Obwód filtra EMI przedstawiony w poprzedniej sekcji tłumi harmoniczne. Chociaż może skutecznie tłumić zakłócenia przewodzenia i promieniowania, jest bezradny wobec zniekształceń kształtu fali prądu wejściowego. Dlatego, aby znacznie zmniejszyć zawartość harmonicznych w prądzie, należy przeanalizować obwód filtra kondensatora prostownika mostkowego, poznać jego charakterystykę wejściową i wprowadzić niezbędne ulepszenia.
Jeden z pasywnych układów korekcji współczynnika mocy, w którego skład wchodzą kondensatory i diody; gdy obwód jest stabilny, harmoniczne prądu wejściowego zostaną skutecznie poprawione ze względu na wydłużony czas przewodzenia diod prostowniczych.
Użyj aktywnego obwodu korekcji współczynnika mocy
W odróżnieniu od pasywnego obwodu korekcji współczynnika mocy, strategia modulacji szerokości impulsu jest stosowana w aktywnym obwodzie korekcji współczynnika mocy, a jej efekt sterowania jest oczywiście lepszy niż w przypadku pasywnego obwodu korekcji współczynnika mocy. Jego prąd wejściowy można skorygować do fali sinusoidalnej, zawartość harmonicznych mieści się w granicach 10 procent, a współczynnik mocy można również skorygować tak, aby był bliski 1.
Uproszczony obwód do aktywnej korekcji współczynnika mocy wykorzystuje sterowanie w podwójnej pętli; gdzie zewnętrzna pętla steruje napięciem wyjściowym, a wewnętrzna pętla steruje prądem cewki indukcyjnej; przyjęcie odpowiedniej strategii sterowania może zapewnić, że prąd szczytowy cewki indukcyjnej podąża za zmianą górnego VDC. W ten sposób uzyskuje się średni prąd o kształcie sinusoidalnym.
Inny aktywny obwód korekcji współczynnika mocy wykorzystuje układ scalony BOOST boost PFC, a jego zasada działania jest analizowana: kiedy częstotliwość zasilania AC jest podłączona, napięcie wejściowe ładuje C1 przez obwód prostownika mostkowego, a kiedy kondensator Kiedy napięcie w obwodzie wzrośnie do określonej wartości, główny układ sterowania IC obwodu PFC zostanie uruchomiony, a odpowiedni impuls PWM zostanie podany z pinu GATE układu IC, a następnie impuls będzie napędzał lampę MOS Q1, aby działała w stan przełączania; przez rezystor próbkujący R3 i R4 wartość próbkowania jest wysyłana do komparatora pętli napięcia IC; w tym samym czasie, gdy napięcie jest wysyłane do komparatora wykrywania prądu IC, można uzyskać sygnał błędu przez wewnętrzny sumator, który dostosowuje wyjście impulsowe PWM, aby kontrolować prąd na L1, tak aby kształt fali prądu wejściowego podążał za wejściem napięcie tak, aby współczynnik mocy był bliski 1.
