1. KWA NINI HII INAHITAJIKA?

Wacha tuseme mara moja kwamba, kinyume na taarifa za juu juu, uwepo wa kirekebishaji cha nguvu yenyewe haiboresha sifa rasmi za kifaa ambacho hutumiwa. Badala yake, kuanzishwa kwa mashine ya rejista ya pesa kama kifaa ngumu zaidi hadi sasa imesababisha kupanda kwa bei na ugumu wa bidhaa kwa ujumla (bila shaka, teknolojia inavyoendelea, bei itapungua). Hata hivyo, kuanzishwa kwa PFC katika amplifiers nguvu tayari hutoa idadi ya faida muhimu sana kwamba zaidi ya kulipa kwa ajili ya matatizo haya.

Faida ya kwanza na muhimu zaidi ni ukweli kwamba wakati wa kutumia amplifiers ya PFC na wiring sawa bila kukiuka viwango vyovyote, unaweza kutumia angalau mara tatu hadi nne zaidi. amplifiers zenye nguvu. Kwa njia, hakuna ukiukwaji wa sheria za kimwili (au za kisheria) hapa, na tutakuambia kwa nini hii hutokea zaidi.

Faida ya pili, sio muhimu sana, lakini ambayo haijatajwa sana ni kwamba ni rahisi sana kuhakikisha kiwango cha juu cha nishati ya usambazaji wa umeme na PFC kuliko ile ya jadi. Uzito wa nishati ni kipimo cha uwezo wa usambazaji wa nishati kupeana nguvu kwa mzigo kwa muda bila kumaliza mtandao au kupunguza sana. voltage ya pato. Kutoka kwa mtazamo wa vitendo, ukosefu wa nguvu ya nishati husababisha ukweli kwamba nguvu ya pato amplifier kwa masafa ya chini (ambapo inahitajika zaidi!) Inageuka kuwa kidogo sana, na kupotosha kwa ishara zingine mbele ya mzunguko wa chini ni kubwa zaidi kuliko wakati wa kupima kwa mzunguko wa 1 kHz, matokeo ambayo ( wakati mwingine ya kuhitajika tu) yanatangazwa katika maelezo. Kwa ufupi, ikiwa hakuna uwezo wa kutosha wa nishati, amplifier huanza "kusonga" na kupotosha ishara wakati wa sauti kubwa za masafa ya chini, kwa mfano, wakati wa kupiga ngoma. Kwa bahati mbaya, kwa amplifiers na usambazaji wa umeme wa jadi hii athari isiyofaa sheria badala ya ubaguzi. Kwa hiyo, ikiwa ilikuwa ni lazima kuhakikisha ubora mzuri, ilikuwa ni lazima kuchagua amplifier na hifadhi kubwa ya nguvu.

Faida ya tatu ni kwamba usambazaji wa umeme na PFC, kulingana na kanuni yake ya uendeshaji, huimarisha voltage ya pato. Kwa hivyo, nguvu ya pato ya amplifier huacha kutegemea sana voltage ya mtandao - hata na mtandao wa "sagging", nguvu kamili hutolewa.

Faida nyingine, isiyotarajiwa kabisa ni kwamba msingi wa mtandao (sawa) wakati wa kutumia amplifiers tu na PFC ni, kama sheria, decibel 10 chini.

2. HII NI NINI NA INAFANYAJE?

Licha ya utofauti ni kweli vifaa vilivyopo, kanuni ya uendeshaji wa PFC inaweza kuchukuliwa kwa kutumia mfano rahisi wafuatayo (tazama Mchoro 1).

Kirekebishaji cha kipengele cha nguvu si chochote zaidi ya kidhibiti cha karibu cha kawaida cha mapigo, kinachoendeshwa na voltage ya mtandao iliyorekebishwa lakini isiyotulia na kuleta utulivu wa voltage kwenye capacitor C2 ya uhifadhi wa pato. Kanuni ya msingi ya uendeshaji wake ni rahisi sana na ni kama ifuatavyo. Kwanza, kubadili S1 hufunga kwa muda mfupi, na katika inductor L1, kwa mujibu kamili wa kitabu cha fizikia, sasa huanza kuongezeka. Baada ya muda fulani, ufunguo unafungua, na nishati iliyokusanywa kwenye coil inapita kupitia diode kwenye capacitor ya kuhifadhi pato. Mzunguko huu unarudiwa mara kwa mara, kama matokeo ya ambayo sehemu za nishati hutolewa kwa capacitor ya kuhifadhi, ukubwa wa ambayo inategemea voltage ya pembejeo, ukubwa wa inductance na wakati kubadili imefungwa. Ili saizi ya coil na hasara ndani yake iwe ndogo, thamani ya inductance imechaguliwa kuwa ndogo, na, ipasavyo, kiwango cha marudio ya mizunguko kama hiyo hufanywa juu kabisa - makumi na mamia ya maelfu ya nyakati kwa sekunde. . Ikumbukwe kwamba kwa kupindukia masafa ya juu kubadili hasara za transistor kutumika kama swichi kuwa kabisa

muhimu. Jambo muhimu zaidi hapa ni kwamba kwa udhibiti sahihi, pembejeo ya kibadilishaji kama hicho kutoka kwa upande wa mtandao itaonekana kama upinzani fulani (ya sasa kwa kila wakati ni sawia na voltage), na wakati huo huo baadhi. shinikizo la mara kwa mara, kivitendo huru ya mzigo na voltage mtandao (!). Katika kesi hii, hakutakuwa na mabadiliko ya awamu (cos j 1) * au ukiukaji wa uwiano kati ya voltage kwenye mtandao na sasa iliyochukuliwa kutoka kwake.

Voltage ya juu kwenye capacitor ya uhifadhi hufanya iwe rahisi kuhakikisha uwezo wa nishati ya usambazaji wa umeme, kwani yaliyomo ya nishati ya capacitor ni sawia na mraba wa voltage, wakati saizi na uzito wa capacitors za uwezo sawa ni takriban sawia na. voltage. Matokeo yake, capacitor yenye uwezo wa 2200 μF kwa voltage ya 430V ina zaidi ya 200 J ya nishati, na capacitor sawa katika voltage ya 60V ina tu kuhusu 4 J, au 50 (!) mara chini. Kiasi cha capacitors hizi hutofautiana tu kwa mara sita hadi nane. Kwa hiyo, kufikia kiwango sawa cha nishati katika voltage ya chini capacitors ya uwezo mkubwa inahitajika - zaidi ya 100,000 microfarads kwa kwa kesi hii. Wakati huo huo, kwa operesheni isiyofaa ya mfano amplifier ya ubora wa juu nguvu ya nishati ya usambazaji wake wa nguvu lazima iwe chini ya 0.5...0.8 J kwa W ya jumla ya pato la nguvu; kwa amplifiers ya tamasha (isipokuwa subwoofers) 0.2...0.4 J kwa W inakubalika kabisa. Hiyo ni, amplifier ya 2x1000 W lazima iwe na uwezo wa usambazaji wa umeme wa angalau 400 J, au 200,000 uF kwa 60V, na ikiwezekana mara tatu zaidi.

Kwa mazoezi, nguvu ya nishati ya vifaa vya jadi vya nguvu kwa idadi kubwa ya amplifiers ni ya chini sana, na sababu ya hii sio tu akiba ya banal ya wazalishaji kwenye transfoma na capacitors. Sio muhimu sana ni ukweli kwamba rectifier na capacitors uwezo mkubwa ni mzunguko unaopakia mtandao kwa muda mfupi tu (wakati wa "tops" ya sinusoids), lakini kwa mikondo mikubwa (tazama Mchoro 2), ambapo, kwa njia, ni wazi kwamba sura voltage ya mtandao kupotoshwa sana na warekebishaji kama hao). Zaidi ya hayo, bora ya transformer na juu ya uwezo, zaidi hutamkwa jambo hili ni. Ugavi huo wa nguvu unaweza kuunganishwa tu kwenye mtandao ikiwa kuna vifaa vya kuanza laini, vinginevyo fuses zitawaka. Zaidi ya hayo, yoyote, hata ndogo, ongezeko la voltage ya mtandao husababisha ongezeko kubwa la ukubwa wa mapigo haya ya sasa, ambayo husababisha kushindwa kwa rectifiers. Ndiyo maana uwezo wa capacitors (na, ipasavyo, nguvu ya nishati ya vifaa vya umeme) katika amplifiers nyingi na usambazaji wa umeme wa jadi huchaguliwa chini sana kuliko lazima ili kuhakikisha hifadhi ya kutosha ya nguvu kwa masafa ya chini.

Kuangalia Mtini. 3, hali mbili zaidi zinaweza kuonekana.

Ya kwanza ni kwamba matumizi ya kilele cha sasa ni mara kadhaa zaidi kuliko wastani. Lakini nguvu muhimu imedhamiriwa na wastani wa sasa, wakati kushuka kwa voltage kwenye waya imedhamiriwa na kilele cha sasa. Na inageuka kuwa zaidi ya wastani.

Hali ya pili ni kwamba sasa inayotumiwa na mapigo mafupi ina kiwango cha juu cha mabadiliko, na, ipasavyo, inajenga kuingiliwa zaidi.

Tatizo jingine linatokea katika mitandao ya awamu tatu. Kutokana na ukweli kwamba awamu za voltage katika mtandao wa awamu ya tatu zinabadilishwa kwa muda mrefu zaidi kuliko muda wa mapigo haya ya sasa, huacha kulipwa fidia katika waya wa neutral. Zaidi ya hayo, sasa katika waya wa upande wowote itakuwa takriban sawa na jumla ya mikondo ya awamu, ambapo katika hali ya kawaida sasa kupitia hiyo sio kabisa.

lazima itiririke, na waya wa upande wowote kawaida hufanywa kuwa nyembamba kuliko waya za awamu. Ikiwa unazingatia kuwa sasa kwa njia hiyo inakuwa kubwa zaidi kuliko kupitia waya za awamu, na pia kwamba ufungaji wa fuses katika waya wa neutral ni marufuku, si vigumu nadhani kuwa moto hauko mbali na hapa. Kwa hiyo, ukubwa wa harmonics ya matumizi ya sasa ni mdogo kwa haki kali viwango vya kimataifa. Vifaa vya jadi vya nguvu vilivyo na nguvu zaidi ya 150...200 W kimsingi haviwezi kufikia viwango hivi. Hii itasababisha ukweli kwamba, kwa mamlaka ya juu, vifaa vya umeme vya jadi viko "nje ya sheria."

Shida hizi zote zinaweza kuepukwa ikiwa, kutoka kwa upande wa mtandao, usambazaji wa umeme unaonekana kama upinzani amilifu, kama chuma au balbu ya taa ya incandescent.

Hivi ndivyo jinsi usambazaji wa umeme na urekebishaji wa sababu ya nguvu hufanya kazi. Matatizo yanayohusiana na kutokuwa na utulivu wa mtandao hupotea, na inawezekana pia kutoa nguvu muhimu ya nishati ya usambazaji wa umeme.

Inakuwa dhahiri kabisa kwamba utumiaji wa kirekebishaji cha nguvu sio lazima tu (kutoka kwa mtazamo wa sheria), lakini pia ni muhimu kabisa kwa operesheni ya "uaminifu" ya amplifiers ya hali ya juu.

* Nyongeza ndogo: cos j na kipengele cha nguvu mara nyingi huchanganyikiwa, ingawa si kitu kimoja. Cos j ni kipimo cha sehemu gani ya mtiririko wa sasa kwenye waya huenda kwenye mzigo (na hufanya kazi muhimu), wakati voltage na sasa zote zinadhaniwa kuwa sinusoidal madhubuti. Ikiwa hakuna mabadiliko ya awamu, cos j = 1. Ikiwa mabadiliko ya awamu yanafikia digrii 90, bila kujali ishara, cos j inakuwa sifuri - nguvu muhimu hazihamishiwi tu kwenye mzigo.

Sababu ya nguvu inalingana na cos j tu katika kesi ya mikondo ya sinusoidal na voltages. Ikiwa sasa au voltage sio sinusoidal, kipengele cha nguvu tu kinabakia kutumika, ambacho kinaonyesha ni sehemu gani ya sasa inayopita kupitia waya na inapokanzwa huhamishiwa kwa mzigo. Sababu ya nguvu ya rectifier ya kawaida haizidi 0.25 ... 0.3, wakati kwa PFC nzuri ni angalau 0.92 ... 0.95, i.e. Mara 3-4 zaidi (hapo ndipo tofauti ya mara tatu hadi nne inatoka!).

Muunganisho kwenye mtandao mkondo wa kubadilisha mizigo isiyo ya mstari, kwa mfano, taa zilizo na taa za kutokwa kwa gesi, motors za umeme zinazodhibitiwa, vifaa vya nguvu na chujio cha capacitive, nk. inaongoza kwa ukweli kwamba sasa inayotumiwa na vifaa hivi ni pulsed katika asili na asilimia kubwa ya harmonics ya juu, ambayo inaweza kusababisha matatizo ya utangamano wa umeme wakati wa uendeshaji wa vifaa mbalimbali. Sababu ya nguvu haizidi 0.7.

Kiwango cha VDE0712 kilianzisha mahitaji kwa watumiaji nishati ya umeme kwa vipengele vya harmonic vya sasa vinavyotumiwa na sababu ya nguvu. Ni muhimu kuzingatia kwamba viwango vinavyotumika tu kwa vifaa vya taa na nguvu ya zaidi ya 25W. Mnamo 1982, kiwango cha Uropa cha IEC555 kilianzisha vizuizi vikali zaidi, na kiwango pia kilipanuliwa kwa mifumo ya nguvu na ukadiriaji wa nguvu zaidi ya 165 W. Hivi sasa, kiwango cha IEC IEC 1000-3-2 kinafafanua viwango vya vipengele vya harmonic vya matumizi ya sasa na kipengele cha nguvu kwa mifumo ya usambazaji wa nguvu yenye nguvu ya zaidi ya 50 W na aina zote za vifaa vya taa. Kuimarishwa kwa taratibu kwa mahitaji ya watumiaji wa nishati ya umeme kumelazimisha kupitishwa kwa hatua maalum na kusukuma watengenezaji wa vifaa kukuza. chaguzi mbalimbali miradi ambayo hutoa sababu ya kuongezeka kwa nguvu. Katika miaka ya 80 ya karne iliyopita, microcircuits kutoka kwa wazalishaji mbalimbali zilianza kutumika kikamilifu nje ya nchi, ambayo ilifanya iwezekanavyo kuunda marekebisho rahisi ya vipengele vya nguvu kwa ajili ya kurekebisha na ballasts za elektroniki. Katika Umoja wa Kisovyeti, na baadaye Shirikisho la Urusi Hakuna vikwazo vile vilivyowekwa kwa watumiaji wa umeme. Labda kwa sababu hii, maswala ya kuongezeka kwa sababu ya nguvu hayajapata umakini wa kutosha katika fasihi ya kiufundi, na msingi wa kipengele kwa nyaya za marekebisho, kwa mfano, chips za kudhibiti, zilikuwa duni kwa analogues za kigeni. KATIKA miaka iliyopita hali imebadilika kwa kiasi fulani, kwa kiasi kikubwa kutokana na upatikanaji wa bidhaa kutoka nje vipengele vya elektroniki, matumizi ambayo inafanya uwezekano wa kuunda nyaya za kusahihisha kazi ambazo zinaaminika katika uendeshaji na gharama nafuu kwa gharama.

Kwa kawaida, rectifier ya daraja na capacitor ya chujio imewekwa kwenye pembejeo ya usambazaji wa umeme au ballast ya elektroniki. Kama inavyoonekana katika , sasa kutoka kwa mtandao hutumiwa wakati wa t1-t2, wakati voltage iliyorekebishwa ya mtandao inazidi voltage kwenye capacitor. Kipengele cha nguvu (uwiano wa sehemu inayotumika ya nguvu kwa nguvu kamili) kwa mzunguko uliowasilishwa ndani, ni katika aina mbalimbali za 0.5 - 0.7 na inategemea thamani ya capacitor capacitance na upinzani wa mzigo. Kuongezeka kwa nguvu ya mzigo husababisha kuongezeka kwa ripple kwenye capacitor ya chujio, ambayo kwa capacitors electrolytic haipaswi kuzidi. maadili yanayokubalika kawaida volts chache.

Mtini.1 Kirekebishaji cha awamu moja chenye uwezo wa kulainisha (a),
Na Kichujio cha L-C(b);
voltage na wimbi la sasa (V):
1 - voltage kwenye capacitor, 2 - voltage iliyorekebishwa, 3 - sasa ya mzigo.

Kutumia kichungi cha LC ili kulainisha ripple ya voltage iliyorekebishwa, kama inavyoonyeshwa katika , inaweza kuitwa njia ya kusahihisha kipengele cha nguvu tulivu. Sura ya sasa ya pembejeo inategemea thamani ya inductance ya inductor na capacitance ya capacitor chujio. Kwa kuwa mzunguko wa mtandao wa usambazaji ni 50 Hz, vipengele vya chujio vitakuwa na ukubwa mkubwa, ambayo hudhuru uzito na vipimo vya kifaa. Sababu ya nguvu iko katika safu ya 0.7 - 0.85. Ikumbukwe kwamba matumizi ya inductance inaongoza kwa overvoltages ambayo hutokea katika capacitance pato na katika chujio hulisonga wakati wa mabadiliko ya ghafla katika mzigo wa sasa.

Mbinu za urekebishaji wa kipengele cha nguvu zinazotumika zinaweza kugawanywa kulingana na masafa ya ubadilishaji kuwa masafa ya chini na masafa ya juu.

A)	b)

Fig.4 Voltage na miundo ya sasa ya mawimbi katika PFC za masafa ya juu:
a) na masafa ya ubadilishaji tofauti,
b) na mzunguko wa kubadilisha mara kwa mara.

Katika miundo ya vyanzo vya awamu moja usambazaji wa umeme usioweza kukatika Katika mkondo mbadala (UPS), saketi ya kigeuzi cha nusu-daraja iliyo na capacitor mbili zilizounganishwa kwa mfululizo kama mkono mmoja imepata matumizi mengi. Voltage kwenye kila capacitor inadumishwa kwa utulivu ndani ya ± 400 V kutokana na udhibiti wa PWM wa juu-frequency ya transistor ya nguvu ya PFC na mzunguko wa kubadili mara kwa mara wa 10 ... 20 kHz.

Michoro ya PFC za masafa ya juu na pato tofauti zinaonyeshwa. Mzunguko hauna inductor moja L1 na transistor moja ya nguvu VT1 na hutumiwa katika UPS na ubadilishaji wa nishati mbili na nguvu ya hadi 2 - 3 kVA.

Kwa nguvu ya zaidi ya 3 kVA, vibadilishaji viboreshaji viwili vya mzunguko mmoja (viboreshaji) kwenye transistors za nguvu VT1, VT2 () hutumiwa kama PFC. Transistors zinadhibitiwa kwa kujitegemea na ishara za PWM za juu-frequency, kila moja kwa mzunguko wa nusu inayofanana ya voltage ya mtandao. Mzunguko huu una chokes mbili L1, L2, hata hivyo, kwa kupunguza idadi ya diode za nguvu, hasara za nguvu katika PFC zimepunguzwa.

Mchele. 5 PFC zilizo na pato tofauti:
na kaba moja,
na throttles mbili (b).

Makampuni mengi (Micro Linear, UNITRODE na wengine) hutoa miongozo ya maombi, ikiwa ni pamoja na mbinu za kuhesabu nyaya za kurekebisha kipengele cha nguvu kwa microcircuits maalum, mapendekezo juu ya uteuzi wa vipengele na vipengele vya matumizi yao. Washa Soko la Urusi Vidhibiti vipya vinaonekana vinavyowezesha kuunda vifaa vya nguvu vya kuaminika na vya bei nafuu zaidi mgawo wa juu nguvu. Kwa mfano, tunaweza kutaja microcircuits zinazochanganya kirekebishaji na kidhibiti cha PWM kwenye kifurushi kimoja ili kupata chanzo kamili cha nguvu, mizunguko midogo inayodhibiti transistors ya nguvu ya kirekebishaji na kuhakikisha ubadilishaji "laini" wa mwisho, ambayo inaruhusu kuongeza ubadilishaji. frequency kwa mamia ya kilohertz. Uhakiki wa kina zaidi vidhibiti vilivyopo inastahili kuzingatiwa tofauti.

Teknolojia ya uongofu

Utangulizi

Katika miongo ya hivi karibuni, idadi ya vifaa vya elektroniki vinavyotumiwa majumbani, ofisini na viwandani vimeongezeka sana, na vifaa vingi vinatumia vifaa vya umeme vya kubadili. Vyanzo hivyo huzalisha upotovu wa sasa wa harmonic na usio wa mstari, ambao huathiri vibaya wiring ya umeme na vifaa vya umeme vilivyounganishwa nayo. Ushawishi huu hauonyeshwa tu katika aina mbalimbali kuingiliwa, inayoathiri uendeshaji wa vifaa nyeti, lakini pia katika overheating ya mstari wa neutral. Wakati mikondo inapita katika mizigo yenye vipengele muhimu vya harmonic ambavyo haviko nje ya awamu na voltage, sasa katika waya wa upande wowote (ambayo, pamoja na mzigo wa ulinganifu, ni kivitendo. sawa na sifuri) inaweza kuongezeka hadi thamani muhimu.

Tume ya Kimataifa ya Ufundi Electrotechnical (IEC) na Shirika la Udhibiti wa Ufundi wa Umeme (CENELEC) wamepitisha viwango vya IEC555 na EN60555, ambavyo vinaweka mipaka ya maudhui ya usawa katika mkondo wa pembejeo wa vifaa vya pili vya nguvu, mizigo ya elektroniki. taa za fluorescent, viendeshi vya magari ya DC na vifaa sawa.

Moja ya njia zenye ufanisi suluhisho la tatizo hili ni matumizi ya virekebishaji vya nguvu za PFC (Power Marekebisho ya Sababu) Katika mazoezi, hii ina maana kwamba mzunguko maalum wa PFC lazima uingizwe katika mzunguko wa pembejeo wa karibu kifaa chochote cha elektroniki na waongofu wa mapigo, ambayo hutoa kupunguza au kukandamiza kamili ya harmonics ya sasa.

Marekebisho ya kipengele cha nguvu

Ugavi wa umeme wa kawaida unajumuisha kirekebishaji kikuu, capacitor laini na kibadilishaji cha voltage. Chanzo kama hicho hutumia nguvu tu wakati huo wakati voltage inayotolewa kutoka kwa kirekebishaji hadi kwa capacitor laini ni kubwa kuliko voltage juu yake (capacitor), ambayo hufanyika kwa karibu robo ya kipindi hicho. Wakati uliobaki, chanzo hakitumii nguvu kutoka kwa mtandao, kwani mzigo unaendeshwa na capacitor. Hii inaongoza kwa ukweli kwamba nguvu inachukuliwa na mzigo tu kwenye kilele cha voltage, sasa inayotumiwa ina fomu ya pigo fupi na ina seti ya vipengele vya harmonic (tazama Mchoro 1).

Chanzo cha pili cha nguvu, ambacho kina urekebishaji wa sababu ya nguvu, hutumia sasa na upotoshaji wa chini wa harmonic, huchukua nguvu kutoka kwa mtandao kwa usawa zaidi, na ina sababu ya crest (uwiano). thamani ya amplitude sasa kwa thamani yake ya rms) iko chini kuliko ile ya chanzo ambacho hakijarekebishwa. Marekebisho ya kipengele cha nguvu hupunguza matumizi ya sasa ya RMS, na kuruhusu nishati zaidi kuunganishwa kwenye kifaa kimoja. vifaa tofauti bila kuunda overcurrents ndani yake (angalia Mchoro 2).

Kipengele cha nguvu

Kipengele cha nguvu ( Kipengele cha Nguvu PF) ni kigezo kinachoonyesha upotovu ulioundwa na mzigo (kwa upande wetu, chanzo cha nguvu cha pili) kwenye mtandao wa AC. Kuna aina mbili za upotovu - harmonic na nonlinear. Upotovu wa Harmonic unasababishwa na mzigo tendaji na inawakilisha mabadiliko ya awamu kati ya sasa na voltage. Upotovu usio na mstari huletwa kwenye mtandao na mizigo "isiyo ya mstari". Upotovu huu unaonyeshwa kwa kupotoka kwa wimbi la sasa au la voltage kutoka kwa sinusoid. Lini kuvuruga kwa harmonic kipengele cha nguvu ni cosine ya tofauti ya awamu kati ya sasa na voltage au uwiano nguvu hai kwa jumla ya nishati inayotumiwa kutoka kwa mtandao. Kwa upotoshaji usio na mstari Sababu ya nguvu ni sawa na sehemu ya nguvu ya sehemu ya kwanza ya harmonic ya sasa katika jumla ya nguvu zinazotumiwa na kifaa. Inaweza kuzingatiwa kiashiria cha jinsi kifaa kinatumia nguvu kutoka kwa mains sawasawa.

Kwa ujumla kipengele cha nguvu ni bidhaa ya kosine ya pembe ya tofauti ya awamu kati ya voltage na ya sasa na cosine ya pembe kati ya vector ya msingi ya harmonic na vector ya jumla ya sasa. Hoja iliyotolewa hapa chini inaongoza kwa ufafanuzi huu. Mtiririko mzuri wa sasa katika mzigo unaofanya kazi una fomu:

I 2 eff =I 2 0 +I 2 1eff +SI 2 neff,

ambapo mimi 2 neff ni sehemu ya mara kwa mara (katika kesi ya voltage ya sinusoidal ni sifuri), I 2 1eff ni harmonic kuu, na chini ya ishara ya jumla ni harmonics ya chini. Wakati wa kufanya kazi na mzigo tendaji, sehemu tendaji inaonekana katika usemi huu, na inachukua fomu:

I 2 eff =I 2 0 +(I 2 1eff(P) +I 2 1eff(Q))+SI 2 neff. Nishati inayotumika ni wastani wa thamani ya nishati iliyogawiwa mzigo unaotumika kwa kipindi fulani.

Inaweza kuwakilishwa kama bidhaa ya voltage inayofaa na sehemu inayotumika ya P=U eff H I 1eff(P) ya sasa. Kimwili, hii ni nishati iliyotolewa kwa namna ya joto kwa kila kitengo cha wakati upinzani hai. Nguvu tendaji inaeleweka kama bidhaa ya volteji madhubuti na kijenzi tendaji cha sasa: Q = U eff H I 1 eff (Q). Maana ya kimwili- hii ni nishati ambayo hupigwa mara mbili kwa kipindi kutoka kwa jenereta hadi mzigo na mara mbili kutoka kwa mzigo hadi kwa jenereta. Nguvu ya jumla ni bidhaa ya voltage yenye ufanisi na jumla ufanisi wa sasa: S=U eff Ch I eff(jumla) . Kwenye ndege changamano, inaweza kuwakilishwa kama jumla ya vekta P na Q, ambapo utegemezi I 2 =I 1eff(jumla) cos j unaonekana, ambapo j ni pembe kati ya vekta P na Q, ambayo pia ni sifa ya tofauti ya awamu kati ya sasa na voltage katika mzunguko.

Kulingana na hapo juu, tunapata ufafanuzi wa sababu ya nguvu:

PF=P/S=(I 1eff cos j)/(Ieff(jumla)).

Inafaa kumbuka kuwa uwiano (I 1eff)/(I eff(jumla)) ni cosine ya pembe kati ya vekta zinazolingana. thamani ya ufanisi jumla ya sasa na thamani ya ufanisi ya harmonic yake ya kwanza. Ikiwa tunaashiria pembe hii kama q, basi usemi wa kipengele cha nguvu huchukua fomu: PF=cos j Х cos q. Kazi ya urekebishaji wa sababu ya nguvu ni kuleta tofauti ya awamu j kati ya voltage na ya sasa, pamoja na angle ya kupotosha ya harmonic q ya sasa inayotumiwa, karibu na sifuri (au, kwa maneno mengine, kuleta sura ya curve ya sasa. karibu iwezekanavyo kwa sinusoid na fidia kwa mabadiliko ya awamu iwezekanavyo).

Sababu ya nguvu inaonyeshwa kama Nukta, thamani ambayo iko katika safu kutoka 0 hadi 1. Thamani yake bora ni umoja (kwa kulinganisha, usambazaji wa umeme wa kawaida wa kubadili bila marekebisho una thamani ya kipengele cha nguvu cha karibu 0.65), 0.95 ni thamani nzuri; 0.9 - ya kuridhisha; 0.8 - isiyo ya kuridhisha. Kuweka urekebishaji wa kipengele cha nguvu kunaweza kuongeza kipengele cha nguvu cha kifaa kutoka 0.65 hadi 0.95. Maadili katika anuwai ya 0.97...0.99 pia ni ya kweli kabisa. Katika hali nzuri, wakati kipengele cha nguvu ni umoja, kifaa huchota sasa ya sinusoidal kutoka kwa mtandao na mabadiliko ya awamu ya sifuri kuhusiana na voltage (sambamba na mzigo wa kupinga kikamilifu na tabia ya mstari wa voltage ya sasa).

Marekebisho ya kipengele cha nguvu kisichobadilika

Njia ya urekebishaji tulivu hutumiwa mara nyingi katika vifaa vya bei nafuu vya nguvu ya chini (ambapo hakuna mahitaji madhubuti ya ukubwa wa hali ya chini ya sasa). Marekebisho ya kupita kiasi hukuruhusu kufikia kipengele cha nguvu cha takriban 0.9. Hii ni rahisi katika kesi wakati chanzo cha nguvu tayari kimeundwa, kilichobaki ni kuunda chujio kinachofaa na kuijumuisha kwenye mzunguko kwenye pembejeo.

Marekebisho ya kipengele cha nguvu tulichojumuisha kuchuja matumizi ya sasa kwa kutumia kichujio cha bendi ya LC. Njia hii ina vikwazo kadhaa. Kichujio cha LC kinaweza kufanya kazi kama kirekebisha kipengele cha nguvu ikiwa tu voltage, frequency na mzigo hutofautiana ndani ya safu nyembamba ya maadili.. Kwa kuwa kichungi lazima kifanye kazi katika eneo la mzunguko wa chini (50/60 Hz), vipengele vyake ni kubwa kwa ukubwa, uzito na kipengele cha ubora wa chini(ambayo haikubaliki kila wakati). Kwanza, idadi ya vipengele na mbinu ya passiv ni ndogo zaidi na, kwa hiyo, muda kati ya kushindwa ni mrefu zaidi, na pili, kwa kusahihisha tu, usumbufu mdogo wa sumakuumeme na mguso huundwa kuliko kwa moja inayotumika.

Marekebisho ya kipengele cha nguvu kinachotumika

Marekebisho yanayotumika ya kipengele cha nguvu lazima yatimize masharti matatu:

1) Sura ya sasa inayotumiwa inapaswa kuwa karibu na sinusoidal iwezekanavyo na "katika awamu" na voltage. Thamani ya papo hapo ya sasa inayotumiwa kutoka kwa chanzo lazima iwe sawa na voltage ya mtandao ya papo hapo.

2) Nguvu iliyochukuliwa kutoka kwa chanzo lazima ibaki thabiti hata ikiwa voltage ya mtandao inabadilika. Hii ina maana kwamba wakati voltage ya mtandao inapungua, sasa mzigo lazima uongezwe, na kinyume chake.

3) Voltage katika pato la corrector ya PFC haipaswi kutegemea ukubwa wa mzigo. Wakati voltage kwenye mzigo inapungua, sasa kupitia hiyo lazima iongezeke, na kinyume chake.

Kuna mipango kadhaa ambayo inaweza kutumika kutekeleza urekebishaji wa kipengele cha nguvu kinachotumika. Maarufu zaidi kwa sasa ni "mzunguko wa kibadilishaji cha kuongeza". Mpango huu unakidhi mahitaji yote ya vyanzo vya kisasa lishe. Kwanza, inakuwezesha kufanya kazi katika mitandao yenye voltages tofauti za usambazaji (kutoka 85 hadi 270 V) bila vikwazo au marekebisho yoyote ya ziada. Pili, hawezi kushambuliwa sana na mikengeuko vigezo vya umeme mitandao (kuongezeka kwa voltage au kukatika kwa umeme kwa muda mfupi). Faida nyingine ya mpango huu ni kwamba ni zaidi utekelezaji rahisi ulinzi wa kuongezeka. Mchoro uliorahisishwa wa "kigeuzi cha kuongeza" unaonyeshwa kwenye Mtini. 3.

Kanuni ya uendeshaji

Kirekebishaji cha kipengele cha nguvu cha kawaida ni kigeuzi cha AD/DC chenye moduli ya upana wa mapigo (PWM). Moduli inadhibiti swichi yenye nguvu (kawaida ya MOSFET), ambayo inabadilisha voltage ya moja kwa moja au iliyorekebishwa kuwa mlolongo wa mapigo, baada ya urekebishaji ambao voltage ya mara kwa mara hupatikana kwenye pato.

Mchoro wa muda wa operesheni ya kusahihisha unaonyeshwa kwenye Mtini. 4. Wakati kubadili MOSFET kugeuka, sasa katika inductor huongezeka kwa mstari - wakati diode imefungwa, na capacitor C2 inatolewa kwa mzigo. Kisha, wakati transistor imezimwa, voltage kwenye inductor "hufungua" diode na nishati iliyohifadhiwa katika inductor malipo ya capacitor C2 (na wakati huo huo nguvu mzigo). Katika mzunguko hapo juu (tofauti na chanzo bila marekebisho), capacitor C1 ina uwezo mdogo na hutumikia kuchuja uingiliaji wa juu-frequency. Mzunguko wa ubadilishaji ni 50...100 kHz. Katika kesi rahisi, mzunguko unafanya kazi na mzunguko wa wajibu wa mara kwa mara. Kuna njia za kuongeza ufanisi wa marekebisho kwa kubadilisha kwa nguvu mzunguko wa wajibu (kufanana na mzunguko na bahasha ya voltage kutoka kwa rectifier mains).

Mzunguko wa "boost converter" unaweza kufanya kazi ndani njia tatu: kuendelea , tofauti na kile kinachoitwa " mode muhimu ya conductivity" KATIKA tofauti mode, katika kila kipindi kibadilishaji cha sasa kinaweza "kuanguka" hadi sifuri na baada ya muda huanza kuongezeka tena, na katika kuendelea- sasa, bila kuwa na muda wa kufikia sifuri, huanza kuongezeka tena. Hali conductivity muhimu kutumika mara chache zaidi kuliko mbili zilizopita. Ni ngumu zaidi kutekeleza. Maana yake ni kwamba MOSFET inafungua wakati sasa inductor inafikia thamani ya sifuri. Wakati wa kufanya kazi katika hali hii, kurekebisha voltage ya pato ni rahisi.

Uchaguzi wa mode inategemea nguvu zinazohitajika za pato la usambazaji wa umeme. Vifaa vilivyo na nguvu ya zaidi ya 400 W hutumia hali ya kuendelea, wakati vifaa vya chini vya nishati hutumia hali tofauti. Marekebisho ya kipengele cha nguvu kinachotumika hukuruhusu kufikia thamani za 0.97...0.99 kwa kutumia mgawo wa THD (Total Harmonic Distortion) wa 0.04...0.08.

I.P. Sidorov Yu.A.

umakini. High voltage, kutishia maisha.

Tahadhari: wakati wa kutekeleza sakiti ya kirekebisha nguvu iliyo hapo juu, lazima uwe na uzoefu wa kufanya kazi na voltages zinazohatarisha maisha na utumie tahadhari kali.

mzunguko hufanya kazi kwa voltage ya kutishia maisha ya 400 volts

Ikiwa makosa yanafanywa wakati wa mkusanyiko, voltage katika mzunguko inaweza kufikia volts 1000 au zaidi.

Wakati wa kuwasha na kuangalia mzunguko uliokusanyika, lazima utumie glasi za usalama.

Mchoro wa mzunguko (uliosahihishwa) wa kirekebishaji cha nguvu huonyeshwa kwenye Mtini. 1.

mchele. 1. corrector sababu ya nguvu - mchoro. wazi kwa ukubwa mkubwa
Mchoro uliopita - fungua kwa ukubwa mkubwa

Vitengo vya kazi vimewekwa alama kwenye mchoro na vizuizi vya rangi:

• Brown - chujio cha kelele;
• Bluu - moduli ya kuanza laini;
• Nyekundu - ugavi wa umeme wa ndani;
• Kijani - kirekebisha nguvu cha sababu;
• Bluu - moduli ya ufuatiliaji wa vigezo vya uendeshaji;
• Njano - moduli ya kuwasha shabiki wa baridi wa kulazimishwa.

Toleo lililosahihishwa la mchoro limewekwa alama (inapatikana katika ukubwa mkubwa):
mstatili nyekundu - vipengele vipya vya mzunguko;
mviringo wa kijani - pointi mpya za uunganisho kwa capacitors C3 na C4.

Kichujio cha uingiliaji hulinda mtandao wa usambazaji kutokana na kuingiliwa kunakozalishwa wakati wa kubadili transistors muhimu. Kichujio pia hulinda mzunguko kutokana na kuingiliwa kwa usambazaji wa umeme na kuongezeka kwa voltage kwenye mtandao.

Moduli ya kuanza laini inapunguza matumizi ya sasa kutoka kwa mtandao wa usambazaji wakati wa malipo ya awali ya capacitors electrolytic pato. Moduli hii inazalisha mawimbi yaliyogeuzwa ya KKM_SUCCESS. Wakati ishara inaonekana (kwa kuwa ishara imepinduliwa - wakati ambapo voltage inashuka chini ya 1V), unaweza kuwasha mzigo uliounganishwa na pato la corrector sababu ya nguvu. Ikiwa ishara hii itapuuzwa, vipengele vingine vya mzunguko vinaweza kushindwa.

Ugavi wa nguvu wa ndani huzalisha voltage ya mara kwa mara ya 15V (uvumilivu ni +/-2V). Voltage hii inatumika kwa nguvu nyaya za ndani KKM.

Kirekebishaji cha nguvu ni sehemu kuu ya mzunguko. Daftari la pesa hufanywa kwa kidhibiti cha ir1155s, mzunguko wa uendeshaji katika mzunguko huu 160 kHz (kupotoka +/- 5 kHz ni kukubalika). Ili kuimarisha mikondo ya udhibiti wa kubadili transistors, dereva wa tc4420 ya kituo kimoja hutumiwa; dereva hutoa mikondo ya ishara ya kudhibiti hadi 6A.

Moduli ya udhibiti wa vigezo vya uendeshaji inafuatilia kiwango cha voltage iliyopunguzwa ya usambazaji; joto la uendeshaji KKM, wakati wa kufikia volti iliyokadiriwa kwenye pato la KKM

Moduli ya uanzishaji wa shabiki wa kulazimishwa huwasha feni wakati ishara inayolingana inaonekana.

Jedwali la maadili ya kawaida ya vipengele vya mzunguko wa PFC.

Wakati wa kukusanya kirekebishaji cha sababu ya nguvu, lazima utumie vipengee vya asili tu. Ikiwa vipengele visivyo vya asili vinatumiwa (bandia, bandia, nk), rejista ya fedha haitafanya kazi au haitafanya kazi kwa usahihi, nk.

Hatua ya 1. inahitajika kusanikisha vitu vyote isipokuwa:
R3 - varistor;
L3 - KKM choko
C25.2-C25.4 - mwishoni mwa wiki capacitors electrolytic, sakinisha moja tu.

Sahani inayowekwa imeundwa kutoshea kwenye makazi ya wasifu wa radiator. Katika kesi hii, kuta za nyumba kwa vipengele D1, D9, Q5, Q6 hufanya kama shimo la joto, na kuondolewa kwa joto kutoka kwa inductor L3 itakuwa vigumu. Joto la inductor, katika kesi hii, hutumika kama kiashiria cha kupokanzwa kwa kifaa kizima na kwa hiyo thermistor R40 imewekwa chini ya inductor.

Ikiwa unatumia muundo wa nyumba ambayo radiator itatumika kama shimoni la joto kwa vitu D1, D9, Q5, Q6, thermistor R40 lazima iwekwe kwenye uso wa radiator. Ni muhimu kuhakikisha insulation ya umeme ya nyumba ya radiator na thermistor.

Kisha bodi ya mzunguko lazima kusafishwa kwa mabaki ya flux na uchafuzi mwingine.

Bodi ya mzunguko baada ya hatua hii ya kusanyiko itaonekana kama hii:

mchele. 2. Sehemu ya juu ya bodi ya mzunguko ya KKM.

Kwenye bodi hii ya mzunguko, thermistor na waya ya risasi huwekwa kwenye insulation ya kupungua kwa joto. Kwa kuwa thermistor itaunganishwa na radiator kiufundi, ili kuongeza nguvu ya insulation ya umeme, huwekwa kwenye insulation ya ziada ya joto-shrink.

mchele. 3. Sehemu ya chini ya bodi ya mzunguko ya KKM.

Unahitaji kuunganisha feni ya 12V na mkondo wa si zaidi ya 0.2A kwenye ubao wa PFC.

TAZAMA!!! Kifaa hufanya kazi kwa voltage ya kutishia maisha ya volts 400.

Bodi ya PFC lazima iunganishwe kwenye chanzo cha voltage ya AC kinachoweza kubadilishwa cha 220V 50 Hz na kikomo cha sasa cha 0.05 A.

Baada ya nguvu kutumika, LED D8 inapaswa kuwaka, voltage kwenye zener diode D5 inapaswa kuwa kati ya 14-17 volts. Ikiwa hakuna voltage, unahitaji kuangalia voltage kwenye capacitor C12; inapaswa kuwa karibu 310 volts. Ikiwa voltage iko, hii inamaanisha kuwa usambazaji wa umeme wa kusubiri haufanyi kazi. Sababu ya kawaida kutofanya kazi kwake ni kwa sababu ya mkusanyiko usio sahihi kibadilishaji cha mapigo T1.

Voltage kwenye pini 4 ya chip ya U1 (ir1155s) inapaswa kuwa karibu 3.62 V, voltage kwenye pini 6 kuhusu 3.75 V.

Kutumia oscilloscope, unahitaji kuangalia uendeshaji wa moduli ya PFC. Ili kufanya hivyo, uchunguzi wa oscilloscope lazima uunganishwe kwa pin 6 au 7 ya Chip U3 (tc4420). Mipigo ya pato inapaswa kuendana na picha ifuatayo.

mchele. 4. Grafu ya ishara kwenye pato la chip ya dereva tc4420.

Mzunguko wa mapigo unapaswa kuwa 160 kHz (+/- 5 kHz). Mzunguko wa mapigo huwekwa na capacitor C10. Kuongezeka kwa uwezo husababisha kupungua kwa mzunguko.

Amplitude ya ishara kwenye pini za SG za transistors za nguvu zitakuwa chini kidogo kuliko pini ya dereva wao (Mchoro 5).

mchele. 5. Grafu ya ishara kwenye matokeo ya transistors za nguvu za SG.

Katika kesi hii, grafu ya ishara kwenye resistors Rg (R17, R18) itakuwa kama ifuatavyo (Mchoro 6).

mchele. 6. Grafu ya ishara katika resistors Rg (R17, R18).

Ifuatayo, kwa kufuatilia ishara kwenye pato la dereva, ni muhimu kupunguza hatua kwa hatua voltage. Katika voltage ya pembejeo ya volts 150-155, kizazi cha mapigo kinapaswa kuacha. Baada ya kizazi cha kunde kuacha, voltage ya pembejeo lazima iongezwe hatua kwa hatua; kwa voltage ya pembejeo ya volts 160-165, kizazi cha kunde kinapaswa kuanza tena.

Kuendelea kuongeza hatua kwa hatua voltage, inapofikia 270-280 volts (AC), relays inapaswa kufanya kazi (unaweza kusema kwa sauti yao ya tabia). Voltage ya mawimbi ya KKM_SUCCESS haipaswi kuwa zaidi ya volt 1. Kisha voltage lazima ipunguzwe hatua kwa hatua, wakati voltage inapungua hadi 250-260 volts, relays zinapaswa kuzima, ishara kwenye pato la KKM_SUCCESS inapaswa kuwa zaidi ya 5 volts.

Kutumia bunduki ya hewa ya moto, ni muhimu kuwasha thermistor; wakati joto linafikia 45-50 C °, shabiki inapaswa kuwasha; wakati joto linafikia 75-85 C °, kizazi cha mapigo kinapaswa kuacha. Wakati kidhibiti cha halijoto kinapoa, kizazi cha mapigo kinapaswa kuanza tena kwa mpangilio na feni inapaswa kuzima.

Zima nguvu.

TAZAMA!!! Baada ya kuzima nguvu, voltage ya kutishia maisha itabaki kwenye mzunguko kwa muda fulani (dakika kadhaa).

Hatua ya 3. Ni muhimu kufunga vipengele vilivyobaki vya mzunguko: R3, L3, C25.2-C25.4 na shimoni la joto kwa vipengele D1, D9, Q5, Q6. Ni muhimu kufunga thermistor juu ya kuzama joto kuhakikisha chini upinzani wa joto kati yao. Inahitajika pia kuhakikisha upinzani wa chini wa mafuta kati ya D1, D9, Q5, Q6 na heatsink. Ikiwa uhamisho wa joto kwa radiator ni vigumu, vipengele hivi vitashindwa.

Ubora wa ufungaji wa radiator, kwa suala la uharibifu wa joto, unaweza kufuatiliwa kwa urahisi kwa kutumia picha ya joto.

Heatsink inahitaji kushikamana na basi ya Dunia (kuna mashimo muhimu ya kufunga kwa hili kwenye bodi ya mzunguko karibu na capacitors Y).

Ni muhimu sana kuangalia insulation ya umeme kati ya mabasi ya Dunia na N au L (mabasi ya N-L hutumiwa kwa usambazaji wa umeme). Voltage ya kuvunjika ya insulation ya umeme lazima iwe angalau 1000 Volts. Vipimo vya kuvunjika kwa insulation zaidi ya Volts 1000 haipaswi kuchunguzwa. Utaratibu huu unaweza kufanywa kwa kutumia kifaa maalum - tester ya insulation ya umeme.

TAHADHARI!!!. Ikiwa insulation ya umeme inayojaribiwa inakiuka, baadhi ya vipengele vya mzunguko vinaweza kushindwa wakati wa kupima.

Mfano wa mkusanyiko wa kurekebisha kipengele cha nguvu unaonyeshwa kwenye picha zifuatazo.

Hatua ya 4. Unganisha rejista ya pesa kwenye usambazaji wa umeme, ukipunguza matumizi ya sasa hadi 10A. Baada ya kuwasha, voltage kwenye pato la KKM inapaswa kuwa karibu 385-400 V. Unapaswa pia kusikia sauti ya relay inayogeuka. Unganisha mzigo wa kupinga wa Ohm 300 kwa pato la PFC. Voltage kwenye pato la PFC inapaswa kubaki ndani ya mipaka sawa. PF lazima iwe angalau 0.7.

Unganisha rejista ya pesa kwenye usambazaji wa umeme bila kikomo cha sasa. Kwa kuongeza mzigo hadi watts 2000, PF inapaswa pia kuongezeka kwa thamani ya angalau 0.95. Grafu ya PF kulingana na mzigo imeonyeshwa kwenye Mtini. 7.

mchele. 7. Grafu ya PF dhidi ya mzigo.

Ikiwa thamani ya PF haiongezeka hadi 0.95 na mzigo unaoongezeka, hii inaonyesha operesheni isiyo sahihi KKM. Sababu zinazowezekana Sahihi kama hiyo inaweza kuwa: sensor ya sasa ya kupinga, choke, makosa katika utengenezaji wa bodi ya mzunguko, vitu vya bandia D9, Q5, Q6, C18.1, C18.2, usambazaji wa nguvu wa ndani wa nguvu haitoshi.

Oscillograms ya mikondo inayotumiwa na ripples za pato.

Wakati vipimo vya mzigo ufanisi uliamua (Mchoro 8). Ikiwa tutazingatia makosa vyombo vya kupimia Ufanisi halisi labda utakuwa chini ya 1-2%. Ufanisi ulipimwa wakati PFC iliunganishwa kwa usambazaji wa mtandao kwa kutumia vichujio viwili vya ziada vya hali ya kawaida.

mchele. 8. Ufanisi wa kurekebisha kipengele cha nguvu.

Takwimu za grafu zote mbili zilipatikana kwa voltages za usambazaji wa 200 na 240 volts.

Hatua ya 5. Baada ya hundi zote, kutokwa resistor R23 inaweza kuondolewa. Mkusanyiko na upimaji wa rejista ya fedha katika hatua hii inaweza kuchukuliwa kuwa kamili.

Tafadhali andika maswali na mapendekezo kwa: Barua pepe alama ya KKM au PFC.

Yaliyomo kwenye Mkokoteni

Kuingizwa kwa mizigo isiyo ya mstari kwenye mtandao wa AC, kwa mfano, taa zilizo na taa za kutokwa kwa gesi, motors za umeme zinazodhibitiwa, kubadili vifaa vya nguvu, husababisha ukweli kwamba sasa inayotumiwa na vifaa hivi ni pulsed katika asili na asilimia kubwa ya harmonics ya juu. Hii inaweza kusababisha matatizo utangamano wa sumakuumeme wakati wa kuendesha vifaa mbalimbali. Hii pia inasababisha kupungua kwa nguvu ya kazi ya mtandao.

Ili kuzuia vile athari mbaya kiwango kinatumika kwa mitandao ya usambazaji wa nishati huko Uropa na USA IEC IEC 1000-3-2, ambayo huamua viwango vya vipengele vya harmonic vya sasa vinavyotumiwa na kipengele cha nguvu kwa mifumo ya usambazaji wa umeme yenye nguvu ya zaidi ya 50 W na aina zote za vifaa vya taa. Kuanzia miaka ya 80 ya karne iliyopita hadi leo, viwango hivi vimeimarishwa mara kwa mara, ambayo imelazimu kupitishwa kwa hatua maalum na kuwafanya watengenezaji wa vifaa kuendeleza chaguzi mbalimbali za mzunguko zinazoboresha kipengele cha nguvu.

Kuanzia miaka ya 80 ya karne iliyopita, katika nchi zilizotaja hapo juu, microcircuits ilianza kuendelezwa kikamilifu na kutumika, kwa misingi ambayo wasahihishaji wa sababu za nguvu rahisi kwa ajili ya kurekebisha na ballasts za elektroniki zinaweza kuundwa kwa urahisi.

Katika Umoja wa Kisovyeti, na baadaye katika Shirikisho la Urusi, vikwazo vile havikuanzishwa kwa watumiaji wa umeme. Kwa sababu hii, maswala ya kuongezeka kwa sababu ya nguvu hayajapata umakini wa kutosha katika fasihi ya kiufundi. Katika miaka ya hivi karibuni, hali imebadilika kwa kiasi fulani, kwa kiasi kikubwa kutokana na upatikanaji wa vipengele vya elektroniki vilivyoagizwa, matumizi ambayo inafanya uwezekano wa kuunda nyaya za kusahihisha kazi ambazo ni za kuaminika na za gharama nafuu.

Nguvu ya upotoshaji na kipengele cha nguvu cha jumla

Athari mbaya kwenye mtandao wa ugavi imedhamiriwa na vipengele viwili: upotovu wa wimbi la sasa la mtandao wa usambazaji na matumizi ya nguvu tendaji. Kiwango cha ushawishi wa watumiaji kwenye mtandao wa usambazaji inategemea nguvu zake.

Upotovu wa sura ya sasa ni kutokana na ukweli kwamba sasa katika pembejeo ya kubadilisha fedha ya valve sio sinusoidal (Mchoro 1). Mikondo isiyo ya sinusoidal huundwa saa upinzani wa ndani mtandao wa usambazaji, matone ya voltage yasiyo ya sinusoidal, na kusababisha kupotosha kwa sura ya voltage ya usambazaji. Voltages za mtandao zisizo za sinusoidal hupanuliwa katika mfululizo wa Fourier katika vipengele vya sinusoidal isiyo ya kawaida ya harmonics ya juu. Ya kwanza ndio kuu (ile ambayo inapaswa kuwa), ya tatu, ya tano, nk. Maelewano ya hali ya juu yana athari mbaya sana kwa watumiaji wengi, na kuwalazimisha kuchukua hatua maalum (mara nyingi ni ghali sana) ili kuzibadilisha.

Mchele. 1.

Matumizi ya nguvu ya tendaji husababisha lag ya sasa kutoka kwa voltage kwa pembe (Mchoro 2). Nguvu tendaji hutumiwa na virekebishaji vinavyotumia thyristors ya operesheni moja, ambayo huchelewesha wakati wa kuwasha unaohusiana na sehemu ya asili ya ubadilishaji, ambayo husababisha sasa kubaki nyuma ya voltage. Lakini nguvu tendaji zaidi hutumiwa na motors za umeme za asynchronous, ambazo zina mzigo mkubwa wa kufata. Hii inahusisha upotevu mkubwa wa nguvu muhimu, ambayo, zaidi ya hayo, hakuna mtu anataka kulipa - mita za umeme za kaya huhesabu tu nguvu inayotumika.

Mchele. 2.

Ili kuelezea athari za kibadilishaji kwenye mtandao wa usambazaji, dhana ya jumla ya nguvu huletwa:

, wapi:

- thamani ya ufanisi ya voltage ya msingi,

- thamani ya ufanisi ya sasa ya msingi,

, - maadili bora ya voltage na ya sasa ya harmonic ya msingi,

Maadili ya ufanisi ya voltage na ya sasa ya harmonics ya juu.

Ikiwa voltage ya msingi ni sinusoidal - , Kisha:

,

,

ϕ 1 - angle ya mabadiliko ya awamu kati ya voltage ya sinusoidal na harmonic ya kwanza ya sasa.

N ni nguvu ya upotoshaji inayosababishwa na mtiririko wa mikondo ya hali ya juu kwenye mtandao. Nguvu ya wastani kwa kipindi kutokana na harmonics hizi ni sifuri, kwa sababu masafa ya harmonics na voltage ya msingi hailingani.

Harmonics ya juu ya sasa husababisha kuingiliwa kwa vifaa nyeti na hasara za ziada za sasa za eddy katika transfoma ya mtandao.

Kwa vibadilishaji vya valves, dhana ya kipengele cha nguvu χ huletwa, ikionyesha athari ya nguvu tendaji na nguvu ya kupotosha:

,

- mgawo wa msingi wa uharibifu wa sasa.

Kwa hivyo, ni dhahiri kwamba sababu ya nguvu inategemea angle ya lag ya sasa ya jamaa na voltage na ukubwa wa harmonics ya juu ya sasa.

Njia za Uboreshaji wa Kipengele cha Nguvu

Kuna njia kadhaa za kupunguza athari mbaya ya kibadilishaji kwenye mtandao wa usambazaji. Hapa kuna baadhi yao:

Kutumia udhibiti wa awamu nyingi (Mchoro 3).

Mchele. 3.

Matumizi ya kurekebisha na mabomba kutoka kwa transformer husababisha kuongezeka kwa idadi ya ripples kwa kipindi. Matawi zaidi kutoka kwa transformer, idadi kubwa zaidi mawimbi kwa kila kipindi, karibu umbo la sasa la pembejeo ni la sinusoidal. Hasara kubwa ya njia hii ni bei ya juu na vipimo vya transformer na idadi ya kutosha ya matawi (ili kufikia athari lazima iwe zaidi yao kuliko katika takwimu). Kutengeneza kipengele cha vilima cha utata kama huo ni kazi ngumu sana na ni ngumu kuorodhesha - kwa hivyo bei. Na ikiwa chanzo cha nguvu cha pili kinachotengenezwa ni kidogo, basi njia hii haikubaliki wazi.

Mchele. 4.

Kuongeza awamu ya kurekebisha. Njia hiyo inaongoza kwa ongezeko la idadi ya pulsations kwa kipindi. Hasara ya njia hii ni kubuni ngumu sana ya transformer na rectifier ghali na bulky. Kwa kuongeza, sio watumiaji wote wana mtandao wa awamu ya tatu.

Matumizi virekebishaji vya kipengele cha nguvu (PFC). Kuna rejista za pesa za kielektroniki na zisizo za kielektroniki. Vifidia vya nguvu tendaji za sumakuumeme - motors zinazolingana zinazozalisha nguvu kwenye mtandao - hutumika sana kama PFC zisizo za kielektroniki. nguvu tendaji. Kwa wazi, kwa sababu za wazi, mifumo hiyo haifai kwa watumiaji wa kaya. PFC za elektroniki - mfumo wa suluhisho la mzunguko iliyoundwa ili kuongeza sababu ya nguvu - labda ndio zaidi suluhisho mojawapo kwa matumizi ya kaya.

Kanuni ya uendeshaji wa rejista ya fedha

Kazi kuu ya PFC ni kupunguza hadi sifuri lagi ya sasa inayotumiwa kutoka kwa voltage ya mtandao wakati wa kudumisha sura ya sinusoidal ya sasa. Ili kufanya hivyo, ni muhimu kuchukua sasa kutoka kwa mtandao si kwa muda mfupi, lakini katika kipindi chote cha operesheni. Nguvu iliyochukuliwa kutoka kwa chanzo lazima ibaki thabiti hata ikiwa voltage ya mtandao inabadilika. Hii ina maana kwamba wakati voltage ya mtandao inapungua, sasa mzigo lazima uongezwe, na kinyume chake. Vigeuzi vilivyo na hifadhi ya kufata neno na uhamishaji wa nishati kinyume vinafaa kwa madhumuni haya.

Njia za kusahihisha zinaweza kugawanywa katika masafa ya chini na ya juu-frequency. Ikiwa mzunguko wa uendeshaji wa corrector ni wa juu zaidi kuliko mzunguko wa mtandao wa usambazaji, ni corrector ya juu-frequency, vinginevyo ni ya chini-frequency.

Hebu fikiria kanuni ya uendeshaji wa corrector ya kawaida ya nguvu (Mchoro 5). Kwenye nusu ya wimbi la chanya, kwa sasa voltage ya mtandao inapita kwa sifuri, transistor VT1 inafungua, sasa inapita kupitia mzunguko wa L1-VD3-VD8. Baada ya kuzima transistor VT1, inductor huanza kutolewa nishati iliyokusanywa ndani yake kupitia diode VD1 na VD6 kwa capacitor ya chujio na mzigo. Kwa wimbi la nusu hasi, mchakato huo ni sawa, jozi nyingine tu za diode hufanya kazi. Kutokana na kutumia corrector vile, matumizi ya sasa ni pseudo-sinusoidal katika asili, na sababu ya nguvu hufikia thamani ya 0.96 ... 0.98. Hasara ya mpango huu ni vipimo vikubwa kutokana na matumizi ya choke ya chini-frequency.

Mchele. 5.

Kuongezeka kwa mzunguko wa uendeshaji wa PFC hufanya iwezekanavyo kupunguza vipimo vya chujio (Mchoro 6). Wakati kubadili nguvu VT1 kufunguliwa, sasa katika inductor L1 huongezeka kwa mstari - wakati diode VD5 imefungwa, na capacitor C1 inatolewa kwa mzigo.

Mchele. 6.

Kisha transistor imezimwa, voltage kwenye inductor L1 inafungua diode VD5 na inductor huhamisha nishati iliyokusanywa kwa capacitor, wakati huo huo kuimarisha mzigo (Mchoro 7). Katika kesi rahisi, mzunguko unafanya kazi na mzunguko wa wajibu wa mara kwa mara. Kuna njia za kuongeza ufanisi wa kusahihisha kwa mabadiliko ya nguvu mzunguko wa wajibu (yaani kwa kulinganisha mzunguko na bahasha ya voltage ya rectifier mains).

Mchele. 7. Aina za voltage na sasa za PFC ya masafa ya juu: a) yenye masafa ya ubadilishaji tofauti, b) na masafa ya kubadilisha mara kwa mara

Microcircuits kwa ajili ya kujenga marekebisho yenye ufanisi kutoka kwa STMicroelectronics

Kwa kuzingatia uwezo wa tasnia ya kisasa ya elektroniki, PFC za masafa ya juu ndio chaguo bora. Muundo muhimu wa kirekebisha nguvu nzima au sehemu yake ya udhibiti kimsingi imekuwa kiwango. Hivi sasa, kuna aina kubwa zaidi za vidhibiti vya kutengeneza saketi za PFC zinazozalishwa wazalishaji mbalimbali. Miongoni mwa utofauti huu wote, inafaa kulipa kipaumbele kwa microcircuits za L6561/2/3 zinazotengenezwa na STMicroelectronics (www.st.com).

L6561, L6562 na L6563- mfululizo wa mizunguko midogo iliyoundwa mahsusi na wahandisi wa STMicroelectronics ili kujenga virekebishaji vya vipengele vya nguvu vyenye ufanisi zaidi (Jedwali 1).

Jedwali 1. Chips za kurekebisha kipengele cha nguvu

Jina	Voltage usambazaji wa umeme, V	Sasa majumuisho, µA	Matumizi ya sasa ndani hali amilifu,mA	Matumizi ya sasa katika hali ya kusubiri, mA	Mkondo wa upendeleo wa pato, µA	Wakati wa kupanda kwa sasa wa kubadili nguvu, ns	Wakati wa sasa wa kuoza kwa kubadili nguvu, ns
L6561	11…18	50	4	2,6	-1	40	40
L6562	10,3…22	40	3,5	2,5	-1	40	30
L6563	10,3…22	50	3,8	3	-1	40	30

Kulingana na L6561/2/3, unaweza kujenga kusahihisha kwa gharama nafuu lakini kwa ufanisi (Mchoro 8). Kutokana na mfumo wa udhibiti wa mbele uliojengwa, watengenezaji waliweza kufikia usahihi wa juu wa udhibiti wa voltage ya pato (1.5%), kudhibitiwa na amplifier ya makosa iliyojengwa.

Mchele. 8.

Inawezekana kuingiliana na kibadilishaji cha DC/DC kilichounganishwa na kirekebishaji. Uingiliano huu unajumuisha kuzima kibadilishaji na microcircuit (ikiwa inasaidia kipengele hiki) wakati hali mbaya za nje hutokea (overheating, overvoltage). Kwa upande mwingine, kibadilishaji kinaweza pia kuanzisha kuwasha na kuzima microcircuit. Dereva iliyojengwa inakuwezesha kudhibiti transistors zenye nguvu za MOSFET au IGBT. Kulingana na mtengenezaji, kulingana na LP6561/2/3 inawezekana kutekeleza usambazaji wa umeme na nguvu ya hadi 300 W.

Tofauti na analogues kutoka kwa wazalishaji wengine, LP6561/2/3 ina vifaa vya nyaya maalum ambazo hupunguza conductivity ya uharibifu wa sasa wa pembejeo ambayo hutokea wakati voltage ya pembejeo inafikia sifuri. Sababu kuu ya kuingilia kati hii ni "eneo la wafu" ambalo hutokea wakati wa uendeshaji wa daraja la diode, wakati diode zote nne zimefungwa. Jozi ya diode zinazofanya kazi kwa nusu-wimbi nzuri hugeuka kuwa imefungwa kutokana na mabadiliko ya polarity ya voltage ya usambazaji, wakati jozi nyingine bado haijawa na muda wa kufungua kutokana na uwezo wake wa kizuizi. Athari hii inaimarishwa na kuwepo kwa capacitor ya chujio iko nyuma ya daraja la diode, ambayo, wakati polarity ya nguvu inabadilishwa, inabakia baadhi ya voltage ya mabaki ambayo hairuhusu diode kufungua kwa wakati. Kwa hivyo, ni dhahiri kwamba sasa haina mtiririko kwa wakati huu, sura yake imepotoshwa. Matumizi ya vidhibiti vipya vya PFC vinaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa muda wa "eneo la wafu", na hivyo kupunguza upotoshaji.

Katika baadhi ya matukio, itakuwa rahisi sana kudhibiti voltage ya pato inayotolewa kwa kibadilishaji cha DC/DC kwa kutumia PFC. L6561/2/3 kuruhusu udhibiti huo, unaoitwa "udhibiti wa kuongeza ufuatiliaji". Ili kufanya hivyo, funga tu kupinga kati ya pini ya TBO na GND.

Ni muhimu kuzingatia kwamba microcircuits zote tatu zinaendana na kila mmoja kwa suala la pini. Hii inaweza kurahisisha sana muundo wa PCB wa kifaa.

Kwa hivyo, tunaweza kuangazia huduma zifuatazo za microcircuits za L6561/2/3:

ulinzi wa overvoltage inayoweza kubadilishwa;

uanzishaji wa kiwango cha chini kabisa (chini ya 50 µA);

sasa ya utulivu wa chini (chini ya 3 mA);

kikomo cha voltage ya pembejeo pana;

chujio kilichojengwa ambacho huongeza unyeti;

uwezekano wa kukatwa kutoka kwa mzigo;

uwezo wa kudhibiti voltage ya pato;

uwezekano wa mwingiliano moja kwa moja na kibadilishaji.

Hitimisho

Hivi sasa, kuna mahitaji madhubuti ya kufuata hatua za usalama na ufanisi wa kisasa vifaa vya elektroniki. Hasa, wakati wa kuendeleza vifaa vya kisasa vya kubadili nguvu, ni muhimu kuzingatia rasmi viwango vinavyokubalika. IEC 1000-3-2 ndio kiwango cha nguvu yoyote ya juu chanzo cha mapigo ugavi wa umeme, kwa vile huamua viwango vya vipengele vya harmonic vya sasa vinavyotumiwa na kipengele cha nguvu kwa mifumo ya usambazaji wa nguvu yenye nguvu ya zaidi ya 50 W na aina zote za vifaa vya taa. Uwepo wa corrector sababu ya nguvu husaidia kukidhi mahitaji ya kiwango hiki, i.e. uwepo wake katika chanzo cha nguvu cha nguvu ni hitaji rahisi. L6561/2/3 - chaguo mojawapo ili kujenga kirekebishaji cha nguvu cha ufanisi na wakati huo huo cha gharama nafuu.

Risiti habari za kiufundi, kuagiza sampuli, utoaji - barua pepe:

Kuhusu ST Microelectronics