Correction du facteur de puissance PFC
Le facteur de puissance et le facteur harmonique de la fréquence du réseau sont des indicateurs importants de la qualité de l'alimentation, en particulier pour les équipements électroniques alimentés par cette alimentation.
Il est souhaitable pour le fournisseur de courant alternatif que Facteur de puissance des consommateurs était proche de l'unité, et pour les appareils électroniques, il est important que les distorsions harmoniques soient aussi faibles que possible. Dans de telles conditions, les composants électroniques des appareils vivront plus longtemps et la charge fonctionnera plus confortablement.
En fait, il existe un problème, qui est que la source d'alimentation linéaire classique est incapable de fournir à l'équipement électronique une électricité de qualité appropriée et même à haut rendement. De ce fait, il faut accepter le fait qu'un rendement du bloc d'alimentation de 80% avec un facteur de puissance tendant vers 0,7 est considéré comme la norme.
Et la raison de ce problème réside dans le fait qu'à l'entrée alimentation à découpage conventionnelle il y a un pont de diodes avec un condensateur de filtrage, et que le consommateur de courant redressé soit même une charge linéaire, le courant fourni par le réseau au pont de diodes aura toujours des rafales, des pics isolés prononcés, entre lesquels il y a des écarts avec zéro consommation de courant du réseau.
Cela se produit parce que le condensateur de filtrage se charge et se décharge de manière inégale, ce qui entraîne une réduction du facteur de puissance - en fait, l'énergie du réseau est consommée en impulsions courtes - une impulsion de courant pour chaque moitié de la période d'onde sinusoïdale du réseau.
Dans un circuit alimenté par un tel condensateur de filtrage, ce phénomène génère une forte distorsion harmonique. Et le facteur de puissance d'une charge alimentée par un redresseur aussi simple avec un condensateur ne dépassera généralement pas 0,3.
Il existe un moyen simple "passif" pour lisser légèrement les pics de courant aigus, augmenter légèrement le facteur de puissance et diminuer légèrement de cette façon accordéons… La méthode consiste à ajouter une inductance entre le pont de diodes et le condensateur de filtrage. Cela arrondira légèrement les pics en une forme sinusoïdale.
Dans ce cas, cependant, le facteur de puissance sera encore loin de l'unité (environ 0,7), puisque la forme du courant consommé n'est là encore pas du tout sinusoïdale. Et lorsque de nombreux utilisateurs de ce type avec des capacités différentes sont connectés au réseau, cela devient un problème sérieux pour la partie productrice d'électricité.
La meilleure façon d'améliorer le facteur de puissance et de réduire les harmoniques de fréquence de ligne consiste à utiliser des schémas de correction active du facteur de puissance (PFC) relativement simples basés sur des convertisseurs élévateurs d'impulsions dans les alimentations à découpage.Ici, non seulement une inductance est ajoutée au circuit redresseur d'entrée, mais également un transistor à effet de champ avec un pilote et un contrôleur, ainsi qu'une diode.
Pendant la correction active du facteur de puissance (PFC actif), le FET bascule rapidement entre les deux états.
Le premier état - lorsque l'interrupteur est fermé, la self est alimentée par le redresseur, stocke l'énergie dans le champ magnétique, tandis que la diode est polarisée en inverse et la charge est alimentée uniquement par le condensateur de filtrage.
Le deuxième état est lorsque le transistor est ouvert, pendant cette partie du cycle la diode passe à l'état conducteur, et la self transfère maintenant de l'énergie à la charge et charge le condensateur.Cette commutation se produit avec une fréquence de plusieurs dizaines de kilohertz pour chaque demi-onde de l'onde sinusoïdale du secteur.
Le circuit de commande de clé ajuste la durée des intervalles de temps - combien de temps le starter est connecté au réseau et combien de temps il alimente le condensateur afin que la tension aux bornes du condensateur soit maintenue à un niveau constant, comme le courant de starter moyen. Ce circuit augmente le facteur de puissance de l'alimentation à 0,98.
Une gestion de commutation compétente est nécessaire pour que la consommation de courant soit en phase avec la tension alternative du réseau. A cet effet, le contrôleur génère un signal PWM pour contrôler la grille du FET, de sorte qu'au pic de l'onde sinusoïdale, le starter reçoive de l'énergie pendant un temps plus court qu'à une tension proche de zéro (plus long).
Le contrôleur PFC a une boucle de retour de tension de sortie (qui est comparée à une référence et maintenue constante par PWM), ainsi qu'un capteur de tension d'entrée et de courant d'inductance pour surveiller avec précision le courant d'inductance moyen en temps réel afin de garantir que la charge a le facteur de puissance maximal.