O dano da corrente harmônica da fonte de alimentação chaveada
Existem válvulas chaveadoras de alta potência instaladas na fonte de alimentação, que irão gerar harmônicos quando atuarem em altas frequências, causando interferência eletromagnética nos equipamentos ao redor e afetando a qualidade da energia da rede. Portanto, é extremamente necessário suprimir os harmônicos gerados pela fonte de alimentação chaveada.
Os métodos de supressão atuais podem ser divididos em filtragem ativa e filtragem passiva. Entre eles, o efeito de filtragem do primeiro é melhor, mas sua tecnologia é relativamente complicada e é difícil de projetar em aplicações práticas; o método de filtragem passiva deste último também pode suprimir harmônicos e também pode alcançar o efeito de compensação de potência reativa, mas seu efeito de controle é muito menor que o da filtragem ativa.
Com anos de experiência na indústria de fornecimento de energia, a Jinshengyang desenvolveu um circuito integrado PFC altamente confiável para harmônicos de alta frequência gerados por fontes de alimentação comutadas. Por meio de experimentos de teste de simulação e feedback de uso em campo, o desempenho do fator de potência da fonte de alimentação foi continuamente otimizado e aprimorado. Produtos de fonte de alimentação de comutação PFC ativa com capacidade de supressão super harmônica, como: série LMF, série LIF, série LOF, etc., o fator de potência do produto pode chegar a 0.99, o que pode efetivamente suprimir o interferência eletromagnética causada por harmônicos de alta frequência nos equipamentos ao redor, melhora a taxa de utilização de energia da rede elétrica;
02 Análise do mecanismo harmônico da fonte de alimentação chaveada
No circuito de comutação da fonte de alimentação de comutação, o tubo de comutação tem apenas dois estados de trabalho: ligado e desligado. Neste momento, haverá um sinal AC correspondente à frequência de operação na tensão de saída, e esse sinal harmônico continuará existindo na tensão de saída. Quando a corrente flui através de uma carga não linear: como uma carga capacitiva ou indutiva, a Se a tensão aplicada não apresentar uma relação linear, uma corrente não senoidal será formada, gerando harmônicos.
A supressão de harmônicos no sistema de potência consiste em controlar os harmônicos dentro do valor limite reduzindo ou eliminando a corrente harmônica injetada no sistema. Por exemplo, se a frequência de pulso do sinal de controle do interruptor for definida para 100 kHz, pode-se observar que: Tanto a 3ª energia harmônica quanto a 5ª harmônica do componente ímpar da onda fundamental de saída existem. Além disso, na borda de subida e na borda de descida, a taxa de mudança de tensão do sinal de pulso é muito rápida e a taxa de mudança de corrente também é muito rápida; neste processo, será gerada uma componente de alta frequência diferente da frequência do pulso de controle. Pode-se ver que, para controlar o componente de frequência da fonte de alimentação de comutação, o pulso de controle de comutação deve ser razoavelmente selecionado de acordo com as necessidades do projeto ao projetar a fonte de alimentação de comutação. Além disso, a taxa do pulso de controle também deve ser reduzida.
03 Perigos da Corrente Harmônica
Nos últimos anos, várias falhas e acidentes causados por harmônicos ocorreram continuamente, e a gravidade dos danos harmônicos despertou a atenção das pessoas. O dano dos harmônicos gerados pela troca de fontes de alimentação para redes elétricas públicas e outros sistemas geralmente tem os seguintes aspectos:
04 Método de supressão de corrente harmônica de comutação da fonte de alimentação usando filtro EMI
A tecnologia de filtragem EMI pode efetivamente suprimir a interferência de pico e pode filtrar efetivamente a interferência de condução e interferência de radiação. A Figura 4 mostra um filtro EMI, composto por capacitores e indutores; ele está conectado à extremidade de entrada da fonte de alimentação de comutação e os capacitores de desvio de alta frequência são C1 e C5. A interferência do modo diferencial é filtrada; L1, C3, C4 e L2, C3, C4 filtram a interferência de modo comum no circuito; testes reais mostram que, quando os parâmetros dos componentes são selecionados razoavelmente, o filtro EMI pode obter um melhor efeito de supressão de harmônicos ao alternar a fonte de alimentação.
Usando Circuitos Passivos de Correção do Fator de Potência
O circuito do filtro EMI introduzido na seção anterior suprime os harmônicos. Embora possa efetivamente suprimir a interferência de condução e radiação, é indefeso contra a distorção da forma de onda da corrente de entrada. Portanto, para reduzir bastante o conteúdo harmônico na corrente, é necessário analisar o circuito do filtro do capacitor retificador da ponte, descobrir suas características de entrada e fazer as melhorias necessárias.
Um dos circuitos passivos de correção do fator de potência, seus componentes incluem capacitores e diodos; quando o circuito estiver estável, os harmônicos da corrente de entrada serão efetivamente melhorados devido ao tempo de condução estendido dos diodos retificadores.
Use o Circuito de Correção do Fator de Potência Ativo
Diferente do circuito passivo de correção do fator de potência, a estratégia de modulação por largura de pulso é usada no circuito ativo de correção do fator de potência, e seu efeito de controle é obviamente melhor do que o do circuito passivo de correção do fator de potência. Sua corrente de entrada pode ser corrigida para uma onda senoidal, o conteúdo harmônico está dentro de 10% e o fator de potência também pode ser corrigido para ficar próximo de 1.
Um circuito simplificado para correção do fator de potência ativo adota controle de loop duplo; em que o circuito externo controla a tensão de saída e o circuito interno controla a corrente do indutor; a adoção de uma estratégia de controle adequada pode garantir que a corrente de pico do indutor rastreie a mudança do VDC superior. Uma corrente média com uma forma senoidal é assim alcançada.
Outro circuito de correção do fator de potência ativo usa um circuito integrado PFC de impulso BOOST e seu princípio de funcionamento é analisado: quando a frequência de alimentação CA é conectada, a tensão de entrada carrega C1 através do circuito retificador da ponte e quando o capacitor Quando a tensão no circuito sobe para um certo valor, o IC de controle principal do circuito PFC será iniciado e o pulso PWM correspondente será dado a partir do pino GATE do IC e, em seguida, o pulso acionará o tubo MOS Q1 para fazê-lo funcionar no mudar de estado; através do resistor de amostragem R3 e R4, o valor de amostragem é enviado para o comparador de loop de tensão IC; ao mesmo tempo, quando a tensão é enviada para o comparador de detecção de corrente IC, um sinal de erro pode ser obtido através do adicionador interno, que ajusta a saída de pulso PWM, para controlar a corrente em L1 para que a forma de onda da corrente de entrada siga a entrada tensão de modo que o fator de potência esteja próximo de 1.
