Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Корректор коэффициента мощности | Преобразовательная техника

Корректор коэффициента мощности

Преобразовательная техника

Введение

В последние десятилетия количество электроники, используемой в домашних условиях, в офисах и на производстве, резко увеличилось, и в большинстве устройств применяются импульсные источники питания. Такие источники генерируют гармонические и нелинейные искажения тока, которые отрицательно влияют на проводку электросети и электроприборы, подключенные к ней. Это влияние выражается не только в разного рода помехах, сказывающихся на работе чувствительных устройств, но и в перегреве нейтральной линии. При протекании в нагрузках токов со значительными гармоническими составляющими, не совпадающими по фазе с напряжением, ток в нейтральном проводе (который при симметричной нагрузке, практически, равен нулю) может увеличится до критического значения.

Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Европейская организация по стандартизации в электротехнике (CENELEC) приняли стандарты IEC555 и EN60555, устанавливающие ограничения на содержание гармоник во входном токе вторичных источников электропитания, электронных нагрузках люминесцентных ламп, драйверах двигателей постоянного тока и аналогичных приборах.

Один из эффективных способов решения этой задачи – применение корректоров коэффициента мощности PFC (Power Factor Correction). На практике это означает, что во входную цепь практически любого электронного устройства с импульсными преобразователями необходимо включать специальную PFC-схему, обеспечивающую снижение или полное подавление гармоник тока.

Коррекция коэффициента мощности

Типичный импульсный источник питания состоит из сетевого выпрямителя, сглаживающего конденсатора и преобразователя напряжения. Такой источник потребляет мощность только в те моменты, когда напряжение, подаваемое с выпрямителя на сглаживающий конденсатор, выше напряжения на нем (конденсаторе), что происходит в течение примерно четверти периода. В остальное время источник не потребляет мощности из сети, так как нагрузка питается от конденсатора. Это приводит к тому, что мощность отбирается нагрузкой только на пике напряжения, потребляемый ток имеет форму короткого импульса и содержит набор гармонических составляющих (см.

рис. 1).

Вторичный источник питания, имеющий коррекцию коэффициента мощности, потребляет ток с малыми гармоническими искажениями, равномернее отбирает мощность от сети, имеет коэффициент амплитуды (отношение амплитудного значения тока к его среднеквадратичному значению) ниже, чем у некорректированного источника. Коррекция коэффициента мощности снижает среднеквадратическое значение потребляемого тока, что позволяет подключать к одному выводу электросети больше разных устройств, не создавая в ней перегрузок по току (см. рис. 2).

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (Power Factor PF) – параметр, характеризующий искажения, создаваемые нагрузкой (в нашем случае – источником вторичного электропитания) в сети переменного тока. Существует два вида искажений – гармонические и нелинейные. Гармонические искажения вызываются нагрузкой реактивного характера и представляют собой сдвиг фаз между током и напряжением. Нелинейные искажения вносятся в сеть «нелинейными» нагрузками. Эти искажения выражаются в отклонении формы волны тока или напряжения от синусоиды. В случае гармонических искажений коэффициентом мощности считается косинус разности фаз между током и напряжением или отношение активной мощности к полной мощности, потребляемой из сети. Для

нелинейных искажений коэффициент мощности равен доле мощности первой гармонической составляющей тока в общей мощности, потребляемой устройством. Его можно считать показателем того, насколько равномерно устройство потребляет мощность от электросети.

В общем случае коэффициент мощности – это произведение косинуса угла разности фаз между напряжением и током на косинус угла между вектором основной гармоники и вектором полного тока. К такому определению приводят рассуждения, приводимые ниже. Действующий ток, протекающий в активной нагрузке, имеет вид:

I2эфф=I 20+I21эфф +SI2nэфф,

где I2nэфф – постоянная составляющая (в случае синусоидального напряжения равна нулю), I21эфф – основная гармоника, а под знаком суммы – младшие гармоники.

При работе на реактивную нагрузку в этом выражении появляется реактивная составляющая, и оно принимает вид:

I2эфф=I 20+(I21эфф(P) +I21эфф(Q))+SI 2nэфф. Активная мощность – это среднее за период значение мощности, выделяемой на активной нагрузке. 

Ее можно представить в виде произведения действующего напряжения на активную составляющую тока P=Uэфф Ч I1эфф(P). Физически это энергия, выделяющаяся в виде тепла в единицу времени на активном сопротивлении. Под реактивной мощностью понимают произведение действующего напряжения на реактивную составляющую тока: Q=Uэфф Ч I1эфф(Q). Физический смысл – это энергия, которая перекачивается два раза за период от генератора к нагрузке и два раза – от нагрузки к генератору. Полной мощностью называется произведение действующего напряжения на общий действующий ток: S=U

эфф Ч Iэфф(общ). На комплексной плоскости его можно представить как сумму векторов P и Q, откуда видна зависимость I2=I1эфф(общ) cos j, где j – угол между векторами P и Q, который также характеризует разность фаз между током и напряжением в цепи.

Основываясь на вышесказанном, выводим определение для коэффициента мощности:

PF=P/S=(I1эфф cos j)/(Iэфф(общ) ).

Стоит заметить, что отношение (I1эфф)/(Iэфф(общ) ) есть косинус угла между векторами, соответствующими действующему значению общего тока и действующему значению его первой гармоники. Если обозначить этот угол q, то выражение для коэффициента мощности принимает вид: PF=cos j Ч cos q. Задача коррекции коэффициента мощности состоит в том, чтобы приблизить к нулю угол разности фаз j между напряжением и током, а также угол q гармонических искажений потребляемого тока (или, другими словами, максимально приблизить форму кривой тока к синусоиде и максимально компенсировать фазовый сдвиг).

Коэффициент мощности выражается в виде десятичной дроби, значение которой лежит в пределах от 0 до 1. Его идеальное значение – единица (для сравнения, типичный импульсный источник питания без коррекции имеет значение коэффициента мощности около 0,65), 0,95 – хорошее значение; 0,9 – удовлетворительное; 0,8 – неудовлетворительное. Применение коррекции коэффициента мощности может увеличить коэффициент мощности устройства с 0,65 до 0,95. Вполне реальны и значения в пределах 0,97…0,99. В идеальном случае, когда коэффициент мощности равен единице, устройство потребляет из сети синусоидальный ток с нулевым фазовым сдвигом относительно напряжения (что соответствует полностью активной нагрузке с линейной вольтамперной характеристикой). 

Пассивная коррекция коэффициента мощности

Пассивный метод коррекции чаще всего применяется в недорогих малопотребляющих устройствах (где не предъявляется строгих требований к интенсивности младших гармоник тока). Пассивная коррекция позволяет достичь значения коэффициента мощности около 0,9. Это удобно в случае, когда источник питания уже разработан, остается только создать подходящий фильтр и включить его в схему на входе.

Пассивная коррекция коэффициента мощности состоит в фильтрации потребляемого тока при помощи полосового LC-фильтра. Этот метод имеет несколько ограничений.

LC-фильтр может быть эффективен как корректор коэффициента мощности только в случае, если напряжение, частота и нагрузка изменяются в узком интервале значений . Так как фильтр должен работать в области низких частот (50/60 Гц), его компоненты имеют большие габариты, массу и малую добротность (что не всегда приемлемо). Во-первых , количество компонентов при пассивном подходе намного меньше и, следовательно – время наработки на отказ больше, и во вторых, при пассивной коррекции создается меньше электромагнитных и контактных помех, чем при активной.  

Активная коррекция коэффициента мощности

Активный корректор коэффициента мощности должен удовлетворять трем условиям:

1) Форма потребляемого тока должна быть как можно ближе к синусоидальной и – «в фазе» с напряжением. Мгновенное значение тока, потребляемого от источника, должно быть пропорционально мгновенному напряжению сети.

2) Отбираемая от источника мощность должна оставаться постоянной даже в случае изменения напряжения сети. Это значит, что при снижении напряжения сети ток нагрузки должен быть увеличен, и наоборот.

3) Напряжение на выходе PFC-корректора не должно зависеть от величины нагрузки. При снижении напряжения на нагрузке должен быть увеличен ток через нее, и наоборот.

Существует несколько схем, при помощи которых можно реализовать активную коррекцию коэффициента мощности. Наиболее популярна в настоящее время «схема преобразователя с повышением» (boost converter). Эта схема удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к современным источникам питания. Во-первых

, она позволяет работать в сетях с различными значениями питающего напряжения (от 85 до 270 В) без ограничений и каких-либо дополнительных регулировок. Во-вторых , она менее восприимчива к отклонениям электрических параметров сети (скачки напряжения или кратковременное его отключение). Еще одно достоинство этой схемы – более простая реализации защиты от перенапряжений. Упрощенная схема «преобразователя с повышением» приведена на рис. 3.

Принцип работы

Стандартный корректор коэффициента мощности представляет собой AD/DC-преобразователь с широтно-импульсной (PWM) модуляцией. Модулятор управляет мощным (обычно MOSFET) ключом, который преобразует постоянное или выпрямленное сетевое напряжение в последовательность импульсов, после выпрямления которых на выходе получают постоянное напряжение.

Временные диаграммы работы корректора показаны на рис. 4. При включенном MOSFET-ключе ток в дросселе линейно нарастает – при этом диод заперт, а конденсатор С2 разряжается на нагрузку. Затем, когда транзистор запирается, напряжение на дросселе «открывает» диод и накопленная в дросселе энергия заряжает конденсатор С2 (и одновременно питает нагрузку). В приведенной схеме (в отличие от источника без коррекции) конденсатор С1 имеет малую емкость и служит для фильтрации высокочастотных помех. Частота преобразования составляет 50…100 кГц. В простейшем случае схема работает с постоянным рабочим циклом. Существуют способы увеличения эффективности коррекции динамическим изменением рабочего цикла (согласованием цикла с огибающей напряжения от сетевого выпрямителя).

Схема «преобразователя с повышением» может работать в трех режимах: непрерывном , дискретном и так называемом «режиме критической проводимости ». В дискретном режиме в течение каждого периода ток дросселя успевает «упасть» до нуля и через некоторое время снова начинает возрастать, а в непрерывном – ток, не успев достигнуть нуля, снова начинает возрастать. Режим критической проводимости используется реже, чем два предыдущих. Он сложнее в реализации. Его смысл в том, что MOSFET открывается в тот момент, когда ток дросселя достигает нулевого значения. При работе в этом режиме упрощается регулировка выходного напряжения.

Выбор режима зависит от требуемой выходной мощности источника питания. В устройствах мощностью более 400 Вт используется непрерывный режим, а в маломощных – дискретный. Активная коррекция коэффициента мощности позволяет достичь значений 0,97…0,99 при коэффициенте нелинейных искажений THD (Total Harmonic Distortion) в пределах 0,04…0,08.

Первоисточник: http://www.elcp.ru/index.php?state=izd&i_izd=elcomp&i_num=2000_02&i_art=17

Корректор коэффициента мощности своими руками

Приветствую, Самоделкины!
Сейчас мы вместе с Романом, автором YouTube канала «Open Frime TV», соберем очень интересное устройство, а называется оно корректор коэффициента мощности, сокращенно ККМ.


Все началось с того, что в сети у автора стало проваливаться напряжение до 150В и это создавало ряд проблем. Но самое главное из них было то, что рабочий компьютер попросту не хотел включаться, а он, к сведению, был включен через стабилизатор напряжения.

Данную проблему надо решать, но как? Первая идея была собрать обыкновенный повышающий блок питания со стабилизацией и просто подключить его на вход компьютерного блока. В принципе, автор так и хотел сделать и даже уже начал готовить печатную плату, но потом поговорил с одним умным человеком, и он посоветовал сделать корректор коэффициента мощности. Идея хорошая, но перекопав интернет в поисках информации, к сожалению, ничего не было найдено. На всеми любимом Ютубе были только объяснения как это работает, но ни одного готового решения. А в Гугле автор нашел всего пару статей, из которых и подчерпнул нужную информацию, и теперь готов ею поделиться.
Для начала пару слов про саму работу устройства. Давайте разберем как работает импульсный блок, по крайней мере его входная часть. Итак, это диодный мост и конденсатор:

Есть 2 ситуации:
1) На выходе нету нагрузки. В таком случае в начальный момент времени конденсатор заряжается до амплитудного значения сети. А так как ему некуда девать энергию, то на выходе будет прямая линия.

2) Вторая ситуация: подключили нагрузку, а точнее наш импульсник. В таком случае в начальный момент времени кондер зарядился до амплитудного значения, а когда полуволна синусоиды пошла на спад, кондёр начал разряжаться через нагрузку, но разряжается он не до нуля, а до определенного значения. Потом идет новая полуволна и кондёр опять подзаряжается.

В итоге получается такая ситуация, что кондер подзаряжается только маленький промежуток времени. Именно в этот момент идет максимальный бросок тока, который превышает номинальный в несколько раз. Как вы уже догадались – это плохо. Какой же выход из данной ситуации? Все очень просто. Необходимо поставить повышающий преобразователь, который будет подзаряжать кондер почти на всем участке полуволны.


Этот преобразователь и есть наш корректор коэффициента мощности. Каким же образом это работает? Грубо говоря, он разбивает всю полуволну на мелкие участки, которые соответствуют частоте его работы, и на каждом участке повышает напряжение до заданной величины.
Таким образом заряд основного конденсатора происходит всю полуволну, тем самым убирая броски тока, и наш импульсник выглядит для сети, как чисто активная нагрузка.


Также есть и другая особенность корректора, это то, что он может нормально работать даже при входящем напряжение 90 В. Ему то все равно нужно повышать напряжение, будь оно с амплитудой 310 В или же в 150 В.

Отлично, мы вкратце ознакомились с принципом работы данного устройства, а теперь давайте перейдем к рассмотрению схемы.

Она взята из даташита, ничего своего автор в нее не вносил. Как видим, элементов немного, это хорошо, легче будет развести печатную плату.

Также стоит рассмотреть важные моменты схемы: первое – некоторые номиналы элементов будут отличаться для разных мощностей, это нужно учитывать; второе – это выходное напряжение. Если вы делаете ККМ для комповского блока питания, то нужно выбирать напряжение в 310В. А если рассчитываете блок с нуля, то лучше взять напряжение в районе 380В.

Величину выходного напряжения регулируют делителем напряжения на вот этих резисторах:

Из такого расчета, чтобы при номинальном выходном напряжении на делителе было 2,5В. Как уже было сказано раньше, для разных мощностей нужны разные элементы. Для мощности в 100Вт нужен транзистор 10n60, а для 300Вт уже 28n60. Но лучше взять с запасом 35n60, такой точно выдержит нужную нагрузку.


Идем дальше. Диод.

Это должен быть ultrafast на напряжение не менее 600В и ток 5 и выше ампер. Важную роль тут играет выходной конденсатор. Грубо его можно рассчитать из соображений, 1мкФ на 1Вт выходной мощности.

Остался дроссель, его намотку рассмотрим позже.


Переходим к печатной плате. Она получилась немаленькой, но это все из-за больших размеров конденсатора и дросселя.

Как видим, автор развел плату без единой перемычки и все на вводных деталях для удобства повторения. Больше про печатку сказать ничего, идем травить плату.

Вытравили плату, просверлили отверстия на сверлильном станке и теперь приступаем к запаиванию запчастей.

Единственное, для теста автор заменил транзистор 35n60 на 20n60, так как он дешевле и не так будет обидно в случае чего. В качестве радиатора применен вот такой алюминиевый профиль:

Он имеет большие размеры и сможет с легкостью охладить силовые элементы. Теперь настало время изготовить дроссель. Это самая сложная часть схемы. В его расчете нам поможет программа:

В ней вводим все необходимые данные и на выходе получаем параметры намотки. Сердечник в данном случае будет такой:

Можно было и меньший, но тогда придётся мотать больше витков. Также не забывайте поставить галочку возле выбора провода, автор забыл и поэтому дроссель мотал 2 раза.

Также у дросселя есть еще вторая обмотка. Ее делаем из соотношения 7:1. При 58 витках вторичка будет 8 витков. У автора при 74-х витках получилось 10 витков. Диаметр провода тут берем от 0,4 до 0,6 мм. Что касается фазировки, то тут все очень просто. Выводы дросселя, как они есть, устанавливаются на плату, главное не перепутать силовую и второстепенную обмотку. Также на схеме есть синфазный дроссель, его мотаем на кольце диаметром 20-25 мм и проницаемостью 2000. Количество витков 8-12, диаметр провода от 0,8 до 1,2 мм.


На этом все. Можно производить первое включение. Так как это не импульсный блок, то лампу накаливания в разрыв ставить нельзя, но автор все же поставил, только киловаттную, просто не хотелось в случае КЗ иди на улицу к щитку и включать пробки.

После включения схема заработала. В нагрузку автор повесил 2 лампочки накаливания на 100Вт включенных последовательно.


Как видим при низком входном напряжении на выходе получаем напряжение в районе 315В. Теперь нужно посмотреть, как поведет себя схема с импульсником. Для этого берем блок питания от компа и разбираем его. Нам необходимо посмотреть есть ли в нем варистор, если есть, убрать, так как он рассчитан на 275В и сработает при подаче 310В. Теперь включим этот блок напрямую в сеть и посмотрим какой будет косинус.

Хорошо, а теперь подключаем через корректор. Подаем питание на те же выводы где была переменка, чтобы не мучиться и не выпаивать диодный мост. Производим включение.

Теперь пройдемся по всем показаниям энергометра. Больше всего нас интересует косинус ф. Как видим он колеблется в районе 95. Ну что, вполне достойный результат. Теперь подкинем на блок питания нагрузку – нихромовую спираль. Мощность потребления примерно 160Вт.

Отлично, а что же происходит с косинусом? А он в это время начинает стремиться к единице, но при отключении нагрузки падает. Это связано с разрядом конденсатора. По поводу нагрева. Радиатор оказался очень большим и на протяжении получаса не нагрелся. А вот дроссель ощутимо нагрелся градусов до 65-70, поэтому вентилятор желательно устанавливать.

Ну а на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

X конденсатор

Входной фильтр


Вообще при взгляде на выходную часть платы создается впечатление что плата универсальная, под разные конфигурации напряжения/тока и в данном случае частично упрощена. Слева виден подстроечный резистор для коррекции выходного напряжения.

Разбирается конструкция очень просто, три винта прижимают радиоэлементы и еще четыре крепят плату. Здесь я пожалуй поставил бы плюс, при всей своей относительно плотной компоновке устройство вполне ремонтопригодно.

На некоторые выводы элементов надеты фторопластовые изолирующие трубочки, мелочь, но весьма полезная.

Входной диодный мост KBL406, транзистор корректора — 20N50, выходной диод корректора — SFF10006A.
Транзистор инвертора — FHA9N90, выходная диодная сборка MUR3060PT. При беглом анализе все элементы установлены с запасом по току и напряжению.

/Но нашлись и следы небольшой, но явной экономии. Дело в том, что изолирующие прокладки изготовлены путем разрезания пополам нормального изолятора.

Подобные изоляторы обычно охватывают силовой элемент полностью, например как компонент установленный в левой части данной платы. Думаю теперь понятно «как это сделано».

Управляет всем блоком питания ШИМ контроллер CM6800G, который установлен на небольшой платке.

CM6800 является совмещенным ШИМ контроллером, который умеет попутно к основной функции управлять еще и корректором коэффициента мощности. Производится неизвестной мне фирмой Champion.

Схему блока питания я не перечерчивал, но она очень похожа на схему из даташита на контроллер, потому в случае ремонта её вполне можно использовать.

Монтаж двухсторонний, качество очень хорошее.

Высоковольтная часть, входные помехоподавляющие конденсаторы имеют разрядную цепь, часть дорожек усилена припоем.

Выходная часть также довольно аккуратна, но вот «сопля» припоя между минусовыми контактами выхода несколько необычна, видимо есть версия БП где эти точки разделены.

По поводу работы корректора думал сначала описать с картинками, но потом вспомнил про видео, думаю так будет проще понять.
Если в двух словах, то поясню:
Обычный блок питания потребляет от сети энергию только тогда, когда напряжение (амплитудное) выше чем напряжение на входном накопительном конденсаторе, соответственно имеем большие броски тока в моменты подзарядки конденсатора.
Блок питания с корректором содержит по сути повышающий преобразователь на входе, только без накопительного конденсатора (он стоит после корректора) и может потреблять ток от сети в большом диапазоне изменения напряжения, фактически приближая нагрузочную характеристику к активной нагрузке.
При этом после корректора стоит тот же обычный БП, только питающийся стабилизированным напряжением и потому можно сделать меньше запас на регулировку повысив тем самым КПД, но общий КПД падает за счет того, что сам корректор тоже имеет КПД ниже 100% и в итоге «то на то и получаем».

Блок питания построен по однотактной прямоходовой (Forward) схемотехнике, тогда как более распространенные маломощные однотактные БП строятся по однотактной обратноходовой (Flyback).
На блок схеме цветом выделены узлы прямоходового преобразователя (справа), которых нет в схеме обратноходового (слева). В прямоходовом добавлен диод, дроссель и одна из обмоток трансформатора включена в обратной полярности (это важно).
Кроме того есть еще одно отличие, в случае прямоходовой схемы у сердечника трансформатора не делают зазор, который обязателен в обратноходовой схеме.

Данная схемотехника очень похожа на классический понижающий (stepdown) преобразователь.
В обоих схемах входной ключ «накачивает» выходной дроссель, а в паузе через диод отдает энергию в нагрузку. Только в случае прямоходового БП в роли ключа выступает как сам транзистор, так и трансформатор и один из выходных диодов.
Ниже показаны сходные узлы, они обозначены одним цветом для наглядности. Думаю что теперь понятно, почему выше я писал, что фильтрующего выходного дросселя в этом БП нет, потому как тот что установлен, является накопительным. Закорачивать этот дроссель категорически нельзя!

Осматривать больше особо нечего, перейдем к тестам.
Изначально БП был настроен на 48.3 Вольта, впрочем это не важно. Диапазон регулировки составляет 41.8-54 Вольта, что довольно много, но если надо точно выставить выходное напряжение, то могут быть сложности из-за грубой регулировки.

Первый из тестов, оценка точности удержания выходного напряжения в зависимости от изменения нагрузки, оценки КПД и коэффициента мощности. Для теста использовалось два мультиметра, Ваттметр и электронная нагрузка. В тесте с напряжением 110 Вольт был добавлен автотрансформатор.
В процессе выяснилось, что при токах нагрузки около 4-5 Ампер и больше выходное напряжение начинает снижаться, причем не просто снизилось и остановилось, а этот процесс занимает некоторое заметное время. Подобный эффект бывает в случае резкого прогрева резисторов цепи обратной связи если там использованы обычные резисторы с высоким ТКС. Но когда я выключил нагрузку на горячем БП, то увидел что напряжение мгновенно пришло к исходному значению, потому в данном случае это скорее всего банальная перегрузка блока питания.
Ниже два фото, до теста, на холодном БП и сразу после снятия нагрузки на горячем, можно видеть что от прогрева напряжение практически не зависит.

Табличка с тестом. В тесте при низком напряжении погрешность измерения КПД заметно больше, потому приведена скорее ориентировочно, кроме последний тест при низком напряжении и максимальном токе не проводился, так как БП работал явно с перегрузкой.

Фактически я проверил БП при практически максимальном его токе, реально в нагрузке было почти 400 Ватт, но БП в этом режиме работал грустно, сильный нагрев, снижение выходного напряжения, хотя и не очен большое, но заметное.
Попутно отмечу интересное наблюдение, при включении через трансформатор он (трансформатор) начинал жужжать когда ток нагрузки БП находился в диапазоне 2.5-3.5 Ампера с пиком около 3 Ампер.

Измерение уровня пульсаций на выходе БП является довольно важным тестом, так как этот параметр сильно влияет как на корректную работу нагрузки, так и на долговечность выходной части устройства.
Для измерения этого параметра у меня перед щупом установлен рекомендованный фильтр состоящий из пары конденсаторов — электролитического 1мкФ 63 Вольта и керамического 0.1мкФ.

Пульсации измеряются на частоте работы преобразователя (ВЧ) и удвоенной частоте сети (НЧ).

Все осциллограммы.

Напряжение на входе 230 Вольт, ВЧ и НЧ на холостом ходу.

ВЧ под нагрузкой 25, 50, 75 и 100%

То же самое, но на НЧ.
Выше на последней осциллограмме была видна странная картина, на ВЧ пульсации явно наложены НЧ, причем рост пульсаций начинался резко при превышении тока в 8 Ампер, но пока я переключал режим работы осциллографа они пропали, хотел увидеть их на НЧ. Больше эти пульсации не появлялись, что это было, не знаю.

Все почти то же самое, но при входном напряжении около 105 Вольт.
В данном случае тест при 100% нагрузки не проводился, так как БП работал с явной перегрузкой, в итоге на осциллограммах мощность соответствует — ХХ, 25, 50 и 75%
ВЧ

НЧ

Сводная картина работы БП
1. 230 Вольт входное, ВЧ, 100% нагрузки
2. То же самое, но НЧ
3. 105 Вольт входное, НЧ, 75% нагрузки
4. То же самое но НЧ.

Как ни странно это говорить, но БП влез в заявленные 150мВ пульсаций, единственное что в первом тесте были наложены большие НЧ пульсации которые в процессе экспериментов пропали.

Не менее важный тест — проверка температурного режима. В описании было указано что БП рассчитан на пассивное охлаждение и меня еще на начальном этапе тестов терзали сомнения что он вытянет такой режим на максимальной мощности так как даже после короткого теста он уже сильно нагревался. Я предположил что максимальный длительный ток составит около 6 Ампер, но как выяснилось, сильно ошибся, максимально что я смог относительно безопасно получить длительно это всего 4.2 Ампера или около 200 Ватт.
Дело в том, что потери на БП в таком режиме составляли около 35 Ватт, а рассеивать такую мощность при столь компактных размерах можно только с активным охлаждением.

В итоге тест проводился «по сокращенной программе», сначала при токе 2.1 Ампера или 25% нагрузки, затем при 4.2 Ампера или 50% нагрузки, но так как уже при 50% БП явно сильно грелся, то следующий прогон был только при токе 4.5 Ампера, что даже меньше чем 55% нагрузки.
Каждый тест занимал привычные 20 минут, общее время теста 1 час.
Так как контрольных точек было много, то напишу их в соответствии с таблицей:
Входной диодный мост
Транзистор корректора мощности
Диод корректора мощности
Дроссель корректора мощности
Входной конденсатор инвертора
Транзистор инвертора
Трансформатор
Выходная диодная сборка
Выходной накопительный дроссель
Выходные конденсаторы.

На термофото все выглядит примерно также.
1. Температуры после теста стабильности напряжения, общее время теста около 15 минут с постепенным увеличением тока с 0 до 8.3 Ампера.
2. После завершения теста при токе нагрузки 4.2 Ампера
3. Еще через 20 минут нагрузки током 4.5 Ампера.

При этом тепловизор «видел» какой-то компонент установленный между трансформатором и выходным дросселем и показывал максимальную температуру до 145 градусов, изменение угла наклона тепловизора меняло это значение, реальная температура основных компонентов есть выше в таблице.

Спрашивается, а как же так, мощность указана 400 Ватт, но длительно может отдавать только 200, что за ерунда.
Ответ прост и скрыт в описании товара, БП для усилителей звука, а в таком применении как раз и получается при максимальной в 400 Ватт средняя около 200.

А теперь резюме.
Конструктивно БП выполнен неплохо, присутствует нормальный входной фильтр, все силовые радиоэлементы установлены на радиатор, применены безопасные конденсаторы Y типа, дроссели намотаны медным проводом, присутствует активный корректор. Придраться можно только к таким вещам как — отсутствие варистора по входу, дроссели удерживаются только за счет жесткости провода обмотки.
Основная часть компонентов стоит с запасом, но это не относится к емкости входного и выходных конденсаторов, которые нормальны для мощности в 200 Ватт, но явно малы для 400.
В плане уровня пульсаций можно также сказать что все нормально, ну кроме странного эффекта резкого увеличения размаха пульсаций при токе выше 8 Ампер, который потом прошел и больше себя не проявлял.

Но исходя из результатов тестов я могу сказать что данный БП имеет максимальную длительную мощность всего в 200 Ватт, используя активное охлаждение ее можно без проблем поднять до 300, при этом 400 Ватт это кратковременная (несколько минут) мощность. Можно конечно увеличить емкость конденсаторов, БП будет работать немного лучше, но длительная мощность от этого практически не изменится.

В общем такой вот неоднозначный блок питания. На этом у меня все, надеюсь что обзор был полезен. Отдельное спасибо Александру за предоставленный для тестов блок питания.

9. Корректор коэффициента мощности. Электропитание устройств и систем связи

Категория: Электропитание устройств и систем связи

Корректор коэффициента мощности (ККМ) или буст – конвертор предназначен для активной фильтрации тока сети. ККМ приближает фазовый сдвиг между током и напряжением источника к нулю и формирует синусоидальную форму тока потребляемого от сети. ККМ является промежуточным звеном в схеме импульсного источника питания, включенным между выходом входного выпрямителя и входом конвертора напряжения. Он относится к повышающим импульсным стабилизаторам напряжения, т.к. напряжение на выходе выше, чем напряжение на входе ККМ за счет энергии, накопленной в дросселе Lккм за период открытого состояния ключа VT.

При подачи управляющего импульса на VT ток протекает по контуру: “+” U1 через открытый диод выпрямителя; Lккм; сток- исток полевого транзистора VT; резисторный шунт Rs; открытый диод выпрямителя; “- “ U1. На интервале открытого состояния ключа происходит нарастание тока в дросселе по линейному закону до достижения некоторой величины, определяемой средневыпрямленным напряжением с учетом коэффициента пропорциональности (U1 = K1· Uзад). Максимальный ток ключа также контролируется на Rs. В блоке K1 происходит сравнение напряжения обратной связи, снимаемого с Rд2 и сигнала с датчика тока (Rs). На интервале паузы происходит спадание тока до нуля по экспоненциальному закону. В момент равенства тока нулю подается импульс управления на VT. В ККМ используется два способа модуляции: широтно- импульсный (ШИМ) и частотно-импульсный (ЧИМ).

Для выполнения дополнительной функции – стабилизации выходного напряжения ККМ вводится дополнительный делитель Rос1, Rос2и перемножитель напряжения выпрямленного и выходного ККМ.

При проектировании ККМ необходимо учитывать отклонение входного напряжения сети от номинального уровня. Напряжения на выходе корректора выбирается при максимальном значении коэффициента заполнения таким образом, чтобы при минимальном уровне напряжения сети коэффициент заполнения был не менее 0,2…0,3. При питании от сети 220В, максимальный уровень на выходе корректора равен 400В для обеспечения запаса по регулированию при фильтрации тока сети. При высокой частоте коммутации ключа (50 кГц…1мГц) огибающая по ступенчатому уровню тока первой гармоники приближается к синусоидальной форме, следовательно необходимо выполнять ключевой элемент в схеме ККМ на полевом транзисторе. При использовании корректора в трехфазной сети схема корректора одинаковая в каждой фазе трансформатора.

Внешний Корректор Мощности (ВКМ)

Все турбины, оснащенные ЭГСР производства ТОО «КТМЗ» получают возможность регулирования активной мощности отдельного турбогенератора с точностью до 0.5МВт, что соответствует современным требованиям рынка электроэнергии и демонстрирует повышение качества генерируемой энергии.

Для обеспечения качественного регулирования суммарной электрической мощности станции мы предлагаем надстроечный инструмент к регулятору мощности, разработанный по проекту с рабочим названием «ВКМ» (Внешний Корректор Мощности), который поставляется в виде модуля для турбинного контроллера ЭГСР нашего производства.

Данный проект уже внедрен на ведущих электростанциях Татарстана, где на сегодняшний день нами модернизировано 38 турбин различной мощности.

Суть проекта ВКМ заключается в обеспечении динамической коррекции генерируемой мощности каждой электростанции и региональной энергосистемы в целом, в соответствии с плановым заданием, посредством выделенных турбогенераторов. Для решения этой задачи требуется связь с устройствами телемеханики ТЭЦ и с АСКУЭ.

В модуле реализован регулятор с алгоритмом коррекции по отклонению мощности. Модуль также имеет защитную функцию автоматического отключения при превышении установленных ограничений отклонений частоты сети или частоты вращения ротора турбины, работающую в сторожевом режиме.

Заявленная точность регулирования станционной мощности, которая является отклонением на конец часа, после внедрения ВКМ составляет менее 0,5МВт/час.

Работа модуля в автоматическом режиме позволяет участвовать станции в автоматическом системном регулировании, улучшить экономические показатели электростанции, предотвращает перерасход условного топлива при избыточной выработке электроэнергии и не допускает недовыработку электроэнергии.

В целом, внедрение модуля ВКМ на электростанциях приносит Заказчику ряд следующих преимуществ:

  • повышение эргономических характеристик процесса управления электростанцией;
  • снижение доли «человеческого фактора»;
  • повышение качества управления и экономических показателей генерирующей компании;
  • совместно с ЭГСР обеспечение гибкости и возможности выбора оптимальных режимов управления оборудованием.

Необходимо отметить, что по предварительной оценке, эти работы принесли Заказчику положительный экономический эффект со сроком окупаемости затрат не более 3-х лет.

Система внедряется с 2006 года и уже установлена на 30-и турбинах региона. Модернизация турбин и расширение данной системы на станциях Татарстана продолжается и в настоящее время.

Так как проект базируется на современных открытых компьютерных технологиях, он является перспективным и для внедрения на электростанциях Республики Казахстан.

В настоящее время нами разрабатывается версия ВКМ, в виде самостоятельной системы, способной интегрироваться в информационные системы станции и управлять электрогидравлическими системами регулирования по унифицированным интерфейсам и протоколам.

Для чего ВКМ подключается к коммерческим счетчикам с доступом к информации ПБР (план балансирующего рынка). Такое решение позволит оптимизировать нагрузку на тепломеханическое оборудование и максимально снизит необходимость участия машиниста турбины в поддержании станционной мощности, что в свою очередь еще больше повысит планку качества вырабатываемой электроэнергии и экономику технологического процесса. 

Купить Корректор коэффициента мощности низкого напряжения, Корректор коэффициента мощности низкого напряжения Поставщики, производители

Обзор корректора коэффициента мощности НН

ZDDQ Низковольтный корректор коэффициента мощности обеспечивает экономичное, удобное и надежное решение для коррекции коэффициента мощности. Они являются более эффективной альтернативой отдельным конденсаторам двигателя, особенно на крупных промышленных объектах.

ZDDQ LV Power Factor Corrector разработан для обеспечения коррекции коэффициента мощности с помощью единственной установки на главной шине предприятия и идеально подходит для приложений, где нагрузка предприятия постоянно меняется, что приводит к необходимости различных количеств реактивной мощности. Полупроводниковый контроллер реактивной мощности реагирует на сигнал тока от одного удаленного трансформатора тока (предоставляется заказчиком), измеряет коэффициент мощности установки и регулирует требования к нагрузке системы с выбранными ступенями кВАр, чтобы поддерживать желаемый целевой коэффициент мощности.


Особенности корректора коэффициента мощности LV

  1. Широкий диапазон уровней напряжения от 240 до 1000 В.
  2. Емкости от 30 до 1200 квар.
  3. Эксплуатация при температуре окружающей среды от -25 ° C до 50 ° C.
  4. Длительный срок службы благодаря высококачественным компонентам с низкими потерями и прочной конструкции для постоянной работы при рабочей температуре 80 ° C.
  5. Однофазные взрывозащищенные конденсаторы, 100% перерабатываемые и сертифицированные UL (без заливки).
  6. Полная безопасность для оператора: главный выключатель приводится в действие снаружи, индивидуальное сопротивление разряду предотвращает ненужные риски для оператора.
  7. Простая установка и минимальное обслуживание: 100% ремонт на месте.



Автоматические конденсаторные батареи низкого напряжения Панель автоматической коррекции коэффициента мощности низкого напряжения

Преимущества корректора коэффициента мощности LV

  1. Устранение расходов за счет низкого коэффициента мощности.
  2. Уменьшите потери в системе из-за эффекта Джоуля (нагрева).
  3. Лучшая поддержка и регулировка напряжения.
  4. Освободите емкость системы.
  5. Предотвратить преждевременный выход оборудования из строя из-за чрезмерного нагрева, вызванного работой при пониженном напряжении.
  6. Динамически регулируйте коэффициент мощности в соответствии с профилем нагрузки.
  7. Снижение капитальных затрат до 30%.
  8. Снижение штрафов при выставлении счетов за реактивную энергию и снижение операционных расходов до 10%
  9. Снижение потерь энергии до 30%
  10. Повышение надежности энергосистемы и оборудования до 18%

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Корректора коэффициента мощности НН

Автоматические конденсаторные батареи ZDDQ широко используются для переменных нагрузок, таких как двигатели, частотно-регулируемые приводы, плавильные печи сталепрокатных заводов, химическая промышленность, цементный завод, завод Suger, текстильная промышленность, больницы, отели, строительный сегмент, автомобильная промышленность, нефтегазовая промышленность. , общественная сеть и т. д.

Что такое коррекция коэффициента мощности (PFC)?

Что такое коррекция коэффициента мощности?

Коррекция коэффициента мощности – это метод увеличения коэффициента мощности источника питания. Импульсные источники питания без коррекции коэффициента мощности потребляют ток короткими импульсами большой величины. Эти импульсы можно сглаживать с помощью активных или пассивных методов. Это снижает входной среднеквадратичный ток и полную входную мощность, тем самым увеличивая коэффициент мощности.

Коррекция коэффициента мощности формирует входной ток, чтобы максимизировать реальную мощность от источника переменного тока. В идеале электрическое оборудование должно иметь нагрузку, имитирующую чистый резистор, а это означает, что реактивная мощность будет равна нулю. И формы волны тока и напряжения будут одной и той же синусоидальной волной и синфазны друг с другом. Однако из-за реактивных компонентов в большинстве цепей всегда есть отставание по мощности, что приводит к более низким коэффициентам мощности.

В идеальной системе вся энергия, потребляемая от сети переменного тока, используется для выполнения полезной работы.Это возможно только тогда, когда ток находится в фазе с напряжением. Когда фаза между ними меняется, часть энергии из розетки переменного тока не выполняет полезную работу и теряется.

Таким образом, генерирующая компания должна производить больше энергии для удовлетворения спроса на полезную и потерянную мощность. Это означает больше капиталовложений в генерацию, передачу, распределение и контроль. Затраты перекладываются на потребителя в дополнение к глобальному потеплению.

Коррекция коэффициента мощности пытается подтолкнуть коэффициент мощности электрической системы, такой как источник питания, к 1, и даже если он не достигает этого значения, он приближается к 0,95, что является приемлемым для большинства приложений.

Методы коррекции коэффициента мощности

Существует два распространенных типа коррекции коэффициента мощности для источников питания; пассивный PFC и активный PFC.

Пассивная коррекция коэффициента мощности

Используется для небольших блоков питания мощностью около 100 Вт или меньше.В методе коррекции используется фильтр гармоник нижних частот на входе переменного тока с конденсатором и катушкой индуктивности, образующими последовательный резонансный контур. Компоненты могут быть довольно небольшими, обеспечивая при этом недорогую и эффективную коррекцию коэффициента мощности.


Рисунок 1: Кредит изображения пассивного PFC

Пассивные корректоры коэффициента мощности просты, прочны и надежны для снижения энергопотребления. Кроме того, они не создают электромагнитных помех. Однако они большие и тяжелые из-за индуктора.

Преимущества

  • Недорого
  • Эффективный
  • Простая конструкция

Недостатки

  • Тяжелые и большие
  • Без регулирования напряжения
  • Ограниченный диапазон входных напряжений

Активная коррекция коэффициента мощности

Активные методы коррекции коэффициента мощности предпочтительны для источников питания мощностью более 100 Вт. Этот метод обеспечивает более эффективную коррекцию, он легче и менее объемен.

Базовая активная схема PFC состоит из схемы управления, которая измеряет входное напряжение и ток, а затем регулирует время переключения и рабочий цикл, чтобы гарантировать совпадение входного напряжения и тока. Это обеспечивает автоматическую коррекцию входного переменного напряжения, в результате чего теоретический коэффициент мощности превышает 0,95. В отличие от пассивного PFC, активный PFC работает в широком диапазоне входных напряжений.Однако для этого требуются дополнительные компоненты, что делает его более сложным и дорогим.


Рисунок 2: Изображение базовой активной схемы PFC Кредит

Преимущества активного PFC

  • Достигает PF 0,95 или выше
  • Маленький и легкий
  • Широкий диапазон входного напряжения и частоты переменного тока (87-266 В и 47-63 Гц).
  • Более гибкий
  • Большой контроль

Недостатки

  • Комплекс
  • Более высокая стоимость
  • Требуется дополнительная фильтрация из-за высоких частот, которые могут попасть в линию.
  • Компоненты рассчитаны на более высокое напряжение по сравнению с пассивным PFC.

Преимущества PFC

При коэффициенте мощности, равном 1 или как можно более близком к нему, снижаются потери и вся генерируемая мощность используется эффективно.

  • Технические преимущества: Повышенная эффективность и снижение энергопотребления, следовательно, снижение нагрузки на коммутационные устройства и кабели, снижение затрат для потребителя и поддержка большей нагрузки.
  • Коммерческие преимущества: Снижение системных потерь и капитальных затрат для генерирующей компании.Кроме того, это экономия на расходах на электроэнергию, так как нет платы за превышение реактивной мощности. Еще одно преимущество заключается в том, что оборудование и системы передачи и распределения работают меньше и служат дольше.
  • Экологические преимущества: снижение выбросов CO2.

Продукты с PFC

Блок питания с функцией PFC 100 Вт с одним выходом серии

Анализ и разработка однофазного корректора коэффициента мощности с генетическим алгоритмом и адаптивным контроллером скользящего режима на основе нейро-нечеткой схемы с использованием DC – DC SEPIC

  • 2.

    Poorali B, Adib E (2016) Анализ интегрированного обратноходового преобразователя SEPIC как одноступенчатого однопереключателя светодиодного драйвера с коррекцией коэффициента мощности. IEEE Trans Industr Electron 63 (6): 3562–3570

    Статья Google ученый

  • 3.

    Lu DDC, Iu HHC, Pjevalica V (2009) Одноступенчатый повышающий-прямой преобразователь переменного / постоянного тока с высоким коэффициентом мощности и регулируемым напряжением шины и выходным напряжением. IEEE Trans Industr Electron 56 (6): 2128–2132

    Статья Google ученый

  • 4.

    Lo YK, Lin CY, Chiu HJ et al (2013) Анализ и разработка двухтактного квазирезонансного корректора коэффициента мощности в режиме повышения. IEEE Trans Power Electron 28 (1): 347–356

    Статья Google ученый

  • 5.

    Chen RT, Chen YY (2006) Одноступенчатый двухтактный повышающий преобразователь со встроенным магнитом и технологией формирования входного тока. IEEE Trans Power Electron 21 (5): 1193–1203

    Статья Google ученый

  • 6.

    Лу Д.Д., Ки СК (2013) Повышение эффективности работы при малой нагрузке в одноступенчатых преобразователях PFC с одним переключателем на базе понижающего преобразователя. IEEE Trans Power Electron 28 (5): 2105–2110

    Статья Google ученый

  • 7.

    Liu X, Xu J, Chen Z et al (2015) Понижающий-повышающий преобразователь коррекции коэффициента мощности с одним индуктором и двумя выходами. IEEE Trans Industr Electron 62 (2): 943–952

    Статья Google ученый

  • 8.

    Павлович Т., Бязи Т., Бан З (2013) Упрощенные усредненные модели преобразователей постоянного тока в постоянный, подходящие для проектирования контроллеров и моделирования микросетей. IEEE Trans Power Electron 28 (7): 3266–3275

    Статья Google ученый

  • 9.

    Umamaheswari MG, Uma G, Vijayalakshmi KM (2011) Разработка и реализация контроллера скользящего режима пониженного порядка для преобразователей коррекции коэффициента мощности более высокого порядка. IET Power Electron 4 (9): 984–992

    Статья Google ученый

  • 10.

    Давуди А., Яцкевич Дж, Чапман П.Л. и др. (2013) Моделирование схем силовой электроники с несколькими разрешениями с использованием методов уменьшения порядка моделей. IEEE Trans Circuits Syst 60 (3): 810–823

    MathSciNet Статья Google ученый

  • 11.

    Vishwakarma CB (2014) Модифицированный матричный подход Ханкеля для уменьшения порядка модели во временной области. World Acad Sci Eng Technol Int J Math Comput Phys Electr Comput Eng 8 (2): 404–410

    Google ученый

  • 12.

    Umamaheswari MG, Uma G, Redline Vijitha S (2012) Сравнение управления гистерезисом и линейно-квадратичным регулятором пониженного порядка для коррекции коэффициента мощности с использованием преобразователей постоянного тока в постоянный. J Circuits Syst Comput 21 (1): 1250002

    Артикул Google ученый

  • 13.

    He Y, Luo FL (2006) Регулировка скользящего режима для постоянной частоты переключения преобразователя постоянного тока. IEEE Proc Control Theory Appl 153 (1): 37–45

    Статья Google ученый

  • 14.

    Умамахесвари М.Г., Ума Дж., Изабелла Л.А. (2014) Анализ и разработка цифрового интеллектуального контроллера для преобразователя PFC Cuk. J Comput Electron 13: 142–154

    Статья Google ученый

  • 15.

    Ламар Д.Г., Фернандес А., Ариас М., Родригес М. и др. (2008) Предрегулятор коррекции единичного коэффициента мощности с быстрым динамическим откликом на основе недорогого микроконтроллера. IEEE Trans Power Electron 23 (2): 635–642

    Статья Google ученый

  • 16.

    Chu G, Tse CK, Wong SC, Tan S-C (2009) Единый подход для создания надежного управления для повышающих преобразователей PFC. IEEE Trans Power Electron 24 (11): 2531–2544

    Статья Google ученый

  • 17.

    Хубер Ласло, Кумар Миша, Йованови Милан М. (2015) Сравнение характеристик PI- и P-компенсации в трехфазном шестиконтактном повышающем выпрямителе с коррекцией коэффициента мощности на базе DSP. IEEE Trans Power Electron 30 (12): 7123–7137

    Статья Google ученый

  • 18.

    de Melo PF, Gules R, Romaneli EFR, Annunziato RC (2010) Модифицированный преобразователь SEPIC для выпрямителя с высоким коэффициентом мощности и универсальных приложений входного напряжения. IEEE Trans Power Electron 25 (2): 310–321

    Статья Google ученый

  • 19.

    Бодетто Мирко, Эль Аруди Абделали, Сид-Пастор Ангел и др. (2016) Конструкция преобразователей AC-DC PFC высшего порядка с регулируемым выходным током для приложений с низким энергопотреблением. IEEE Trans Power Electron 31 (3): 2012–2025

    Статья Google ученый

  • 20.

    Сильва Дж. Ф. (1999) Регулировка в скользящем режиме для выпрямителей с ШИМ с единичным коэффициентом мощности повышающего типа. IEEE Trans Industr Electron 46 (3): 594–603

    Статья Google ученый

  • 21.

    519-2014 – Рекомендуемая практика и требования IEEE для контроля гармоник в электроэнергетических системах. Комитет по передаче и распределению электроэнергии и энергетики IEEE, Совет по стандартам IEEE-SA, стр. 1-29.

  • 22.

    Simonetti DSL, Себастиан Дж., Уседа Дж. (1997) Анализ и проектирование предварительных регуляторов коэффициента мощности прерывистого режима проводимости sepic и cuk. IEEE Trans Industr Electron 44: 630–637

    Статья Google ученый

  • 23.

    Melo PF, Gules R, Romaneli EFR et al (2010) Модифицированный преобразователь SEPIC для выпрямителя с высоким коэффициентом мощности и универсального входного напряжения. IEEE Trans Power Electron 25 (2): 310–321

    Статья Google ученый

  • 24.

    Махдави Мохаммад, Фарзанехфард Хосейн (2011) Безмостовой выпрямитель SEPIC PFC с уменьшенными компонентами и потерями проводимости. IEEE Trans Industr Electron 58 (9): 4153–4160

    Статья Google ученый

  • 25.

    Lamar DG, Zuniga JS, Alonso AR et al (2009) Очень простая стратегия управления корректорами коэффициента мощности, управляющими светодиодами высокой яркости. IEEE Trans Power Electron 24 (8): 2032–2041

    Статья Google ученый

  • 26.

    Эриксон Р., Максимович Д. (2000) Основы силовой электроники. Kluwer, Norwell

    Google ученый

  • 27.

    Ridley R (2006) Анализ конвертера sepic. Power Syst em Design Europe, Дания, Баллард, стр. 14–18

    Google ученый

  • 28.

    Гу В., Чжан Д. (2008) Разработка преобразователя SEPIC. Отличные рекомендации по проектированию, национальный полупроводник в примечании к применению, стр. 1–6

  • 29.

    Kessal A, Rahmani L (2014) Параметры контроллера скользящего режима, оптимизированные для Ga, на основе как выходного напряжения, так и входного тока с приложением в PFC преобразователей AC / DC. IEEE Trans Power Electron 29 (6): 3159–3165

    Статья Google ученый

  • 30.

    Тулай Г., Искендер И., Мамизаде А. (2014) Повышение эффективности управления PI PFC с помощью метода эвристической оптимизации. IJTPE Publ Int Org IOTPE 6 (18): 167–171

    Google ученый

  • 31.

    Mamarelis E, Petrone G, Spagnuolo G (2014) Дизайн SEPIC с регулируемым скользящим режимом для PV MPPT приложений. IEEE Trans Industr Electron 61 (7): 3387–3398

    Статья Google ученый

  • 32.

    Маркос-Пастор Адриа, Видал-Идиарте Энрик, Сид-Пастор Энджел (2015) Коррекция коэффициента мощности на основе резистора без потерь с использованием полумостового повышающего выпрямителя в скользящем режиме управления. IEEE Trans Power Electron 30 (10): 5842–5853

    Статья Google ученый

  • 33.

    Пол Арун К. , Мишра Дж. К., Радке М.Г. (1994) Управление скользящим режимом пониженного порядка для пневматического привода. IEEE Trans Control Syst Technol 2 (3): 271–276

    Статья Google ученый

  • 34.

    Bandyopadhyay B, Alemayehu G, Abera E (2007) Дизайн управления скользящим режимом с использованием подхода модели пониженного порядка. Int J Autom Comput 04 (4): 329–334

    Статья Google ученый

  • 35.

    Goudarzian A, Nasiri H, Abjadi N (2016) Разработка и реализация контроллера скользящего режима постоянной частоты для преобразователя luo. Int J Eng Trans Appl 29 (2): 202–210

    Google ученый

  • 37.

    Malesani L, Rossetto L, Spiazzi G (1995) Оптимизация производительности преобразователей Cuk с помощью скользящего режима управления. IEEE Trans Power Electron 10 (3): 302–309

    Статья Google ученый

  • 38.

    Umamaheswari MG, Uma G, Vijayalakshmi K (2013) Анализ и проектирование регулятора пониженного уровня со скользящим режимом для трехфазной коррекции коэффициента мощности с использованием выпрямителей cuk. IET Power Electron 6 (5): 935–945

    Статья Google ученый

  • 40.

    Bououden S, Chadli M, Karimi HR (2013) Разработка нечеткого контроллера скользящего режима с использованием нелинейных систем, смоделированных Такаги – Сугено. Hindawi Publishing Corporation «Математические проблемы в машиностроении», 2013 г., ID статьи 734094

  • Сохраняют ли устройства коррекции коэффициента мощности энергию?

    Сегодня мы публикуем гостевой пост Криса Кайзера из Mapawatt.com. Я встретил Криса недавно, потому что мы оба ведем блог из великого города Атланта, и наши блоги хорошо дополняют друг друга. В Energy Vanguard мы в основном занимаемся строительной наукой и энергоаудитом / рейтингом. Mapawatt специализируется на продуктах для мониторинга энергии и повышения энергоэффективности.

    Сообщение Криса рассказывает о мошенничестве с устройством коррекции коэффициента мощности и о том, почему вы определенно не хотите тратить деньги на покупку такого устройства. В дополнение к его сообщению и ссылкам, которые он предоставляет, еще один по этой теме, который вы, возможно, захотите проверить, – это очень вызывающий сайт NLCPR, на котором, кстати, также есть страница, описывающая, как сделать свою собственную дверь воздуходувки. ab3

    Частью нашей цели в блоге Mapawatt является обзор лучших продуктов, которые могут сэкономить энергию и воду в вашем доме.Разработчики продуктов знают, что по мере роста затрат на электроэнергию, сужения бюджетов потребителей и увеличения внимания людей к окружающей среде (триумф экологических движущих сил) потребители будут нуждаться в продуктах, которые помогают им экономить энергию. Но соответствуют ли все эти продукты своим требованиям?

    Один из этих продуктов – устройство коррекции коэффициента мощности, его можно увидеть здесь. Этот продукт утверждает:

    Бытовые потребители по всей Северной Америке могли бы увидеть реальную экономию в размере 8% – 10%, как правило, и до 25% на потреблении электроэнергии (и, следовательно, на счетах за электроэнергию).

    Однако я на это не куплюсь. В Интернете есть два замечательных ресурса, посвященных этой же проблеме. Один – Energy Star (страница больше не доступен), а другой – блоггер, которого я читаю 4 года, и у него есть отличный раздел об электричестве, Майкл Блюджей. Оба этих источника говорят, что коррекция коэффициента мощности действительно не поможет в оплате вашего жилищного счета. Это может иметь значение для определенных промышленных пользователей, которым Утилита может выставить счет за пиковый спрос, но это уже другая история (и она рассматривается в статье Bluejay).

    Чтобы углубиться, формула для коэффициента мощности (PF) приведена ниже:

    PF = Активная мощность (Вт) ÷ Полная мощность (ВА)

    – или –

    Вт = PF * А * Напряжение = PF * Полная мощность

    Считается, что устройства коррекции коэффициента мощности улучшают вторую половину приведенного выше уравнения – полную мощность. Однако вы не платите своему коммунальному предприятию за кажущуюся мощность . Вы платите им за реальную мощность (ватты). Полная мощность определяется как общая мощность в цепи переменного тока, рассеиваемая и возвращаемая! (Прокрутите до конца этой ссылки, чтобы просмотреть треугольник мощности и описание полной, реальной и реактивной мощности).Это означает, что если у вас в настоящее время низкий коэффициент мощности, ваша кажущаяся мощность выше, но все это означает, что вы возвращаете больше неиспользованных электронов в сеть! Но поскольку они заряжают вас только за использованные электроны (рассеянные электроны = реальная мощность = ватты), вам наплевать на вашу кажущуюся мощность!

    Давайте возьмем для примера 2 полностью идентичных двигателя, установленных рядом. Оба этих двигателя имеют одинаковый КПД и работают на 1,2 кВт. Первый двигатель не имеет устройства коррекции мощности.У вторых двигателей есть устройство коррекции коэффициента мощности.

    • Двигатель 1: двигатель 1,2 кВт, подключенный к цепи 120 В, PF = 0,7
    • Двигатель 2: двигатель мощностью 1,2 кВт, подключенный к цепи 120 В, коэффициент мощности = 0,999 (у него есть устройство коррекции коэффициента мощности, поэтому коэффициент мощности отличный!)

    Используя приведенное выше уравнение, мы можем показать амперы (ток), которые будут рассеиваться в двигателе 1:

    1,2 кВт = 0,7 * 120 В * A → A = 14,29

    И мы можем сделать то же самое для двигателя 2:

    1. 2 кВт = 0,999 * 120 В * A → A = 10,01

    Но это не значит, что вы будете платить коммунальному предприятию меньше! Все это показывает, что ваш коэффициент мощности увеличивается (становится лучше), ваша сила тока уменьшается, но реальная мощность (ватты = то, что вам заряжает сеть) остается неизменной! Следовательно, независимо от вашего коэффициента мощности, в жилых помещениях утилита все равно будет показывать, что вы сняли такое же количество реальной мощности с линий электропередач, так что это то, что вы платите.

    Я не единственный сайт, ставящий под сомнение пригодность устройств коррекции коэффициента мощности.Open4Energy имеет отличный обзор Open4Energy: мошенничество с коррекцией коэффициента мощности. Замечу, что это у них в разделе «афера»!

    Pro Results Power Serum – Уход за кожей Renée Rouleau

    Pro Results Power Serum радикально устраняет видимые эффекты повреждения солнцем, удаляя сухие клетки и коричневые пятна, чтобы сделать текстуру более гладкой и яркой.

    Pro Results Power Serum от Renée Rouleau преображает кожу, делая ее более гладкой, помогая ей вспомнить ее некогда юную форму, эластичность и упругость.Этот корректор темных пятен представляет собой мощную смесь 20% молочной, гликолевой и миндальной кислот, которая мягко снимает пигментные пятна от солнечных лучей и уменьшает видимые линии и размер пор, делая кожу более гладкой.

    Размер: 0,5 жидкой унции

    «Ее линия по уходу за кожей творит чудеса».

    – ЖУРНАЛ ELLE

    Подходит ли вам этот эксфолиант?

    Пройдите нашу викторину по типу кожи, чтобы узнать, какие продукты рекомендуются для вашей кожи.

    ПРИМЕЧАНИЕ. По результатам викторины рекомендуется использовать этот продукт для определенных типов кожи; однако эти рекомендации предназначены для использования в качестве руководства, а не правил.Если этот продукт вам подходит, мы рекомендуем вам попробовать!

    Посмотреть все эксфолианты Renée Rouleau.

    Другое применение

    • Сухие руки и кутикула – кожа становится более гладкой.
    • Грудь, поврежденная солнцем – разглаживает и устраняет сухость.
    • Под глазами – смягчает морщинки и разглаживает сухость. Затем нанесите крем для глаз.
    • Волосный кератоз – выравнивает неровности и придает гладкость.
    • Вросшие волосы по линии бикини – используйте ежедневно через 7 дней после депиляции воском, чтобы предотвратить застревание волосяных фолликулов.

    Сформулирован БЕЗ

    • Парабены
    • Фталаты
    • Синтетические ароматы
    • Синтетические красители
    • Глютен
    • SD Спирт / денатурированный спирт

    Веганский. Никогда не тестировался на животных.

    • Ощущения / запахи / внешний вид

      • Эта шелковистая сыворотка прозрачна, почти не имеет запаха и очень прозрачна при нанесении.
    • Состав

      • Вода, гликолевая кислота, молочная кислота, глицерин, гидроксид калия (регулятор pH), гидроксиэтилцеллюлоза, миндальная кислота, сок листьев алоэ барбаденсис, экстракт листьев камелии масличной (зеленый чай), аллантоин, аминометилпропанол (регулятор pH), бутиленгликоль (регулятор pH), связывающий воду увлажнитель), тетранатрий глутамат диацетат, сорбат калия, бензоат натрия. Чтобы узнать больше о выборе продукта на основе его ингредиентов, прочтите этот пост.
    • Как использовать

      • Чтобы эффективно использовать сыворотку Pro Results Power Serum для снятия сухости, обесцвечивания и видимых солнечных повреждений, нанесите 1-2 капли на все лицо после очищения и тонирования. В зависимости от состояния кожного барьера ощущение покалывания может возникнуть, а может и не появиться, но это не показатель эффективности продукта. Затем нанесите ночной крем, рекомендованный для вашего типа кожи.Используйте в течение трех ночей и три ночи отдыха с увлажняющей сывороткой для кожи Renée Rouleau (см. Нашу коллекцию) поочередно.
      • Предупреждение о солнечных ожогах: этот продукт содержит альфа-гидроксикислоты (AHA), которые могут повысить чувствительность вашей кожи к солнечным ожогам. Ежедневно пользуйтесь солнцезащитными средствами и прекратите использование, прежде чем проводить время непосредственно на солнце.
    • Часто задаваемые вопросы

      • Могу ли я использовать этот продукт, если я беременна? Да.В этом продукте нет ингредиентов, которые считаются небезопасными для использования во время беременности.
      • Где я могу купить этот товар? Наши продукты продаются исключительно на ReneeRouleau.com.
      • Тестировался ли этот продукт на животных?
      • Какой уровень pH у этого продукта? Уровень pH сыворотки Pro Results Power Serum составляет 3,4.
      • Где производятся ваши продукты? Наша продукция производится в США и Канаде.
      • Я прошел ваш тест по типу кожи и хотел бы знать, могу ли я использовать продукты, не указанные для моего типа кожи? Да.В то время как рекомендации по продуктам для определенного типа кожи тщательно подбираются с учетом потребностей конкретного типа кожи для достижения наилучших результатов, многие люди при необходимости изменяют свой распорядок дня с помощью других продуктов.
      • У меня есть вопросы о моей коже, где я могу получить помощь? Напишите нам, и мы будем рады предоставить квалифицированный совет!

    US 6,847,195 B2 – Вспомогательная цепь для корректора коэффициента мощности с автономным источником питания и механизмами обнаружения нулевого тока

    ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Настоящее изобретение относится к источникам питания и, в частности, к вспомогательной схеме для корректора коэффициента мощности, имеющей механизмы автономного источника питания и обнаружения нулевого тока.

    Уровень техники

    Обычно коэффициент мощности (PF) не учитывается при проектировании схем почти всеми разработчиками схем. Однако, что касается конструкции источника питания, поскольку его входной ток обычно представляет собой несинусоидальную волну, для получения напряжения постоянного тока (DC) от входного конца переменного тока (AC) используется мост выпрямитель, подключенный параллельно входному фильтрующему конденсатору, обычно предусматривается при проектировании источника питания для преобразования и фильтрации входного переменного тока (AC). Заряд входного фильтрующего конденсатора происходит только тогда, когда напряжение входного тока превышает напряжение на двух выводах входного фильтрующего конденсатора. В обычном источнике питания для уменьшения коэффициента пульсаций емкость входного фильтрующего конденсатора должна быть как можно большей, что в конечном итоге приводит к тому, что в большинстве случаев напряжение на входе переменного тока ниже, чем у конденсатора. Другими словами, мостовой выпрямитель работает только за короткий промежуток времени полупериода.В результате пик полученной формы сигнала в несколько раз больше, чем пик эквивалентного среднеквадратичного значения (СКЗ). Нежелательное искажение источника питания происходит из-за эквивалентной индуктивности, поскольку очень высокий мгновенный пиковый ток течет через обмотки источника питания. Искажение может увеличить нагрузку на источник питания. Это так называемое энергетическое загрязнение. Теоретически величина энергетического загрязнения выражается гармонической составляющей или коэффициентом мощности.

    Фактически, коэффициент мощности состоит из параметров искажения тока и фазового сдвига, причем последние могут быть скомпенсированы на стороне источника питания.Но первое необходимо исправить в используемой стороне. Например, нагрузка с номинальным током 15 А электрически подключена к розетке на 15 А блока розетки переменного тока с номинальным напряжением 115 В и 15 А. В случае, если источник питания (с коэффициентом мощности около 0,6) электрически подключенный к нагрузке, не имеет механизма коррекции коэффициента мощности (PFC), эффективный входной ток на выходе из источника питания будет только 9 А, а не желаемым 15 А. С учетом вышеизложенного, в случае, когда в нормальная работа, четыре компьютера с P.F.C. цепи электрически подключены к розетке переменного тока, нет возможности гарантировать, что два компьютера без встроенного P.F.C. схемы могут работать нормально.

    Загрязнение мощности, вызванное искажением, не только снижает эффективность энергосети, создавая трудности с регулированием мощности для энергокомпании, но также вынуждает энергокомпанию использовать более толстые линии для передачи энергии. В связи с этим в последнее время многие европейские страны установили ряд правил, таких как EN61000-3-2, для ограничения тока пульсаций, генерируемых силовым оборудованием, и требуют, чтобы все осветительные приборы и электрические приборы большой мощности были оснащены P.F.C. цепей до разрешения на импорт в Европу. Такие правила должны иметь определенную степень воздействия на Тайвань, поскольку Тайвань является экспортно-ориентированной экономикой, а бытовая техника и информационные продукты являются наиболее важными статьями экспорта. Таким образом, для производителей важно установить P.F.C. электрических цепей в бытовых приборах, компьютерах, мониторах и источниках питания до их экспорта в европейские страны, поскольку P.F.C. Схема может эффективно устранить нежелательный эффект, вызванный пульсациями тока.

    В последние годы для соблюдения ограничений по току EN61000-3-2 многие производители блоков питания устанавливают корректоры коэффициента мощности (PFC) в свои блоки питания с переключателями. PFC можно разделить на пассивные и активные. PFC бустерного типа являются наиболее широко используемыми из активных PFC. Такие PFC бустерного типа дополнительно классифицируются как PFC с непрерывной проводимостью (CCM) с фиксированной частотой или граничные режимы с переменной частотой.Контроллер CCM отличается меньшим пиковым током, протекающим через переключатель, то есть меньшими потерями проводимости. Однако он имеет большие потери при переключении и плохие электромагнитные помехи. Такой контроллер CCM можно найти в ИС с серийным номером UC3854, доступной от Unitrode Inc. ИС имеет 16 контактов и сложна в приложениях. Напротив, регулятор на основе переменной частоты отличается нулевым током переключения, то есть меньшими потерями при переключении. Однако он имеет большие потери проводимости и более высокий пиковый ток, проходящий через переключатель.Такой контроллер на основе переменной частоты можно найти в ИС с серийным номером L6561, доступной от SGS Thomson Inc., или в ИС с серийным номером MC33262, доступной от Motorola Inc. Любая ИС имеет 8 контактов и проста в применении. Важно отметить, что параметр R Dson должен быть предметом особого внимания при выборе переключателя, поскольку чем меньше значение параметра R DSon , тем меньше потери переключения.

    В общем, принцип работы источника питания с переключателем заключается в следующем: Накопленная энергия регулируется путем регулировки рабочего цикла переключателя, тем самым выводя мощность.Таким образом, активный PFC отличается тем, что входная энергия адаптируется к требованиям к выходу во время рабочего цикла настройки переключателя, а форма входного тока адаптирована так, чтобы быть подобной синусоидальной волне источника питания переменного тока. Известно, что электронный переключатель срабатывает только тогда, когда ток равен нулю в рабочем состоянии PFC. Следовательно, требуется встроенный детектор нулевого тока (ZCD). Лучше всего это проиллюстрировано на принципиальной схеме хорошо известного источника питания 10, на фиг. 1 . Блок питания 10 имеет встроенный PFC 20 . Форма волны источника питания 10 показана на фиг. 2 . Принцип действия источника питания , 10, заключается в следующем: когда разрядный ток катушки индуктивности 30, переключателя бустерного типа падает до нуля, сохраненная индуктивность и паразитная емкость генерируют гармонику. Напряжение Vns вторичной обмотки , 31, индуктора , 30, будет иметь форму волны с отрицательным фронтом от высокого к низкому.Обращаясь к фиг. 1 снова будет описан пример PFC 20 , образованный из ИС с серийным номером L6561, доступных от SGS Thomson Inc. Когда вывод ZCD ZCD обнаруживает, что напряжение V ZCD упало ниже критического напряжения Vth, компаратор в PFC, сформированный из ИС с серийным номером L6561, будет запущен для генерации управляющего сигнала для включения переключателя MOSFET 40 . Это механизм нулевого пускового тока. Обнаруженное напряжение на выводе ZCD должно быть больше критического напряжения Vth перед следующей проводимостью, чтобы сбросить PFC 20 . Таким образом, коэффициент n намотки обмотки индуктора относительно обмотки, соединенной с выводом ZCD ZCD (называемой обмоткой ZCD в изобретении), должно удовлетворять следующему уравнению (1): n≤V0-Vi⁢ ⁢n, rms⁡ (max) Vth (1)
    В случае, если источник питания имеет номинальное входное напряжение Vin в диапазоне от 90 В до 264 В и номинальное выходное напряжение Vo 400 В, соотношение обмотки ZCD должно быть ниже 12,7: 1. В случае, когда соотношение вторичной обмотки 31, составляет 20: 1, как рассчитано, входное напряжение Vin будет 264 В, что приведет к ненормальным прерывистым рабочим циклам схемы управления.Это связано с тем, что, когда входное напряжение Vin равно пику Vipk, напряжение V ZCD на выводе ZCD не превышает критического напряжения Vth. В результате сброс отключен. Ненормальную работу можно лучше всего проиллюстрировать, обратившись к форме волны на фиг. 3 . По существу, обычно вторичная обмотка , 31, должна быть переконфигурирована, чтобы содержать обмотку ZCD , 311, для обнаружения тока и обмотку источника питания , 312, для подачи энергии, как показано на фиг. 4 ( a ). Это не только увеличивает сложность схемы и стоимость изготовления, но также увеличивает размер источника питания. Более того, одно решение, предложенное производителем, заключается в том, что единственная вторичная обмотка 31, используется совместно выводом ZCD ZCD и выводом источника питания Vcc PFC 20 . Таким образом, передаточное число вторичной обмотки 31, спроектировано так, чтобы соответствовать требованиям вывода ZCD ZCD. Кроме того, вторичная обмотка , 31, напрямую соединена с выводом ZCD ZCD.Однако напряжение вторичной обмотки , 31, после выпрямления конденсаторным фильтром будет превышать необходимое напряжение на выводе Vcc PFC 20 . Таким образом, дополнительная схема линейной стабилизации напряжения 32, включена в источник питания 10 для понижения напряжения, как показано на фиг. 4 ( b ). В результате получается пониженное напряжение питания. К сожалению, такая технология не может снизить сложность схемы и стоимость изготовления. Таким образом улучшение существует.

    СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Изобретение относится к вспомогательной схеме для корректора коэффициента мощности (PFC), имеющей механизмы автономного источника питания и обнаружения нулевого тока (ZCD) для преодоления вышеуказанного недостатка известного уровня техники, то есть обмотки ZCD и Обмотка источника питания в PFC импульсного источника питания не может быть объединена в одну. Вспомогательная цепь согласно настоящему изобретению представлена ​​в блоке питания с переключателем. Конденсатор фильтра электрически соединен со вторичной обмоткой катушки индуктивности вспомогательной цепи.Положительный и отрицательный выводы конденсатора фильтра подключены последовательно с выводом ZCD PFC через соответствующие резисторы. Вторичная обмотка совместно используется выводом питания PFC через цепь питания.

    Первичная цель настоящего изобретения состоит в том, что вторичная обмотка может использоваться совместно ZCD и выводами источника питания PFC, что устраняет необходимость обеспечения дополнительной обмотки ZCD. Используя изобретение, можно дополнительно снизить сложность схемы, стоимость изготовления и размер источника питания без ущерба для мощности.

    Другой целью настоящего изобретения является то, что вторичная обмотка может использоваться совместно ZCD и выводами источника питания PFC без ограничения соотношением обмоток, тем самым значительно повышая стабильность схемы управления.

    Вышеупомянутые и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания, взятого вместе с прилагаемыми чертежами.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

    Фиг.1 – принципиальная схема цепи управления традиционного импульсного источника питания, включающего в себя PFC;

    РИС. 2 представляет собой форму сигнала напряжения V ZCD , обнаруженного на выводе ZCD ZCD, входного напряжения Vin и выходного напряжения Vo в зависимости от времени схемы управления по фиг. 1;

    РИС. 3 представляет собой форму сигнала напряжения V ZCD , обнаруженного на выводе ZCD ZCD, когда входное напряжение равно пику Vipk в схеме управления на фиг. 1;

    РИС. 4 ( a ) – принципиальная схема цепи управления, показывающая вторичную обмотку схемы управления по фиг.1, сконфигурированный так, чтобы содержать обмотку ZCD и обмотку источника питания;

    РИС. 4 ( b ) – принципиальная схема цепи управления, показывающая схему управления по фиг. 1 переконфигурирован как одиночная вторичная обмотка;

    РИС. 5 – принципиальная схема PFC, сформированная из ИС с серийным номером L6561, доступных от SGS Thomson Inc .;

    РИС. 6 – форма волны тока катушки индуктивности в граничном режиме с переменной частотой согласно изобретению;

    РИС.7 – принципиальная схема цепи управления согласно изобретению, включающей резистор R 2 ;

    РИС. 8 – форма сигнала напряжения, обнаруженного на выводе ZCD ZCD, когда входное напряжение высокое в цепи управления по фиг. 7;

    РИС. 9 – принципиальная схема цепи управления согласно настоящему изобретению, содержащей резисторы R 1 и R 2 ;

    РИС. 10 – форма сигнала напряжения, обнаруженного на выводе ZCD ZCD в схеме управления по фиг. 9; и

    РИС.11 – форма сигнала пускового напряжения, обнаруженного на выводе Vcc в схеме управления по фиг. 9 .

    ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

    Известно, что существует множество спецификаций схем управления PFC, включенных в традиционный источник питания с переключателем. В изобретении, с целью иллюстрации конструктивной схемы, реализаций и эффекта изобретения, PFC, сформированный из ИС с серийным номером L6561, доступных от SGS Thomson Inc., будет взят в качестве предпочтительного варианта осуществления, в то время как это Специалисты в данной области техники оценят, что такая коррекция коэффициента мощности может быть реализована с помощью другого подходящего устройства без отклонения от объема и сущности изобретения. Известно, что ИС с серийным номером L6561, доступные от SGS Thomson Inc., особенно подходят для приложений малой мощности. Таким образом, PFC, сформированный из микросхем с серийным номером L6561, доступных от SGS Thomson Inc., имеет только 8 контактов, имеющих рабочую мощность в диапазоне от 100 Вт до 500 Вт. Конструкция и применение PFC выгодны с точки зрения простоты и удобство. Кроме того, сам PFC должен работать в режиме критического тока. Внутри PFC предусмотрены схема защиты от перенапряжения, схема низкого пускового тока, схема стабилизации рабочего тока и пусковой генератор для генерации сигнала управления затвором при активации PFC.

    Как показано на фиг. 5, FPC 20 включен в импульсный источник питания согласно изобретению. Первый вывод PFC 20 подключен к компоненту напряжения INV преобразователя бустерного типа. Напряжение INV далее подается на усилитель внутренней ошибки (E / A) 21 . Е / А 21 вычитается внутренним опорным сигналом постоянного тока до того, как фильтруют. После фильтрации генерируется сигнал ошибки. Полоса пропускания сигнала ошибки намного ниже, чем у сигнала выпрямления мощности, как это было разработано.Кроме того, ширина полосы сигнала ошибки может рассматриваться как постоянный ток в цикле источника питания по отношению к его колебаниям. Затем умножитель 22 PFC 20 выполняет умножение сигнала ошибки и сигнала MULT выпрямления мощности на третьем выводе, полученном от мостового выпрямителя. Произведение умножения служит опорным сигналом для пика тока катушки индуктивности. Компаратор 23 из ПФУ 20 выполняет сравнение опорного сигнала с индуктором тока CS, обнаруженных на четвертом штифт PFC 20 .Если пик индуктора тока CS достиг опорного сигнала импульса будет выводимым из компаратора 23 к RS защелка 24 для закрывания того же самое.

    В ответ на закрытие защелки RS 24 ток индуктора начинает линейно падать, пока вывод ZCD ZCD PFC 20 не обнаружит сигнал нулевого тока. То есть элемент 25 PFC 20 PFC будет выводить импульс на защелку RS 24 для повторного проведения в ответ на обнаружение нулевого значения тока катушки индуктивности.В это время можно считать, что источник питания имеет фиксированное значение в течение любого одного цикла, если предполагается, что частота переключения намного выше, чем частота источника питания. Кроме того, ток индуктора будет линейно увеличиваться. Это завершает переключение одного цикла. Принимая во внимание результат управления, PFC 20 , очевидно, может вызвать работу схемы управления преобразователя бустерного типа на границе граничного режима переменной частоты (то есть режима непрерывной проводимости (CCM)) и режима прерывистой проводимости. (DCM).Обращаясь к фиг. 6, средний ток каждого цикла составляет примерно половину пикового тока цикла в цепи управления преобразователя бустерного типа в граничном режиме переменной частоты. Кроме того, опорный сигнал пикового тока I LPK является произведением умножения сигнала выпрямления мощности и сигнала ошибки постоянного тока. Следовательно, форма волны опорного сигнала пика тока I LPK такая же, как и у сигнала мощности ректификации. Кроме того, средняя форма тока индуктора будет очень близка к форме сигнала выпрямления мощности.В результате достигается цель коррекции коэффициента мощности.

    В изобретении желательно сконфигурировать PFC, включенный в блок питания на основе переключателя, для совместного использования одной и той же обмотки (т.е. вторичной обмотки), чтобы получить сигнал ZCD и источник питания. По существу, PFC 60 , сформированный из ИС с серийным номером L6561, доступных от SGS Thomson Inc., предоставляется в блоке питания 50 с переключателем, как показано на фиг. 7 . Контакты PFC 60, соединены с линиями управления блока питания 50 на основе переключателя соответственно, в зависимости от приложений.Таким образом, возможно достижение цели коррекции коэффициента мощности в преобразователе PFC 60 . В изобретении напряжение вторичной обмотки 71 индуктора 70 в преобразователе имеет номинальную амплитуду 60 Гц. Следовательно, передаточное число вторичной обмотки 71 должно соответствовать ограничению приведенного выше уравнения (1). Это связано с тем, что положительный вывод Vcap (+) конденсатора C 1 выпрямительного фильтра схемы 81 источника питания для подачи питания не содержит амплитуду номинальной 60 Гц, как показано на фиг.5 и 7 снова. Конфигурация осуществляется путем соединения резистора R 2 последовательно с положительным выводом Vcap (+) конденсатора выпрямительного фильтра C 1 , который, в свою очередь, соединен с выводом ZCD ZCD PFC 60 . Это может устранить нежелательное влияние амплитуды номинальной 60 Гц. Однако падающее напряжение отрицательного фронта V ZCD на выводе ZCD ZCD не может упасть ниже 1,6 В, когда входное напряжение Vin высокое, как показано на фиг. 8 .Таким образом, элемент 25 PFC в PFC 60 не может быть запущен. В результате запрещается генерировать управляющий сигнал для включения переключателя , 80, MOSFET. Ввиду вышеизложенного, конфигурация последовательного соединения положительного вывода Vcap (+) конденсатора C 1 выпрямительного фильтра, резистора R 2 и вывода ZCD ZCD PFC 60 не является практичный.

    Для решения проблемы, как показано на фиг.9 изобретение предлагает решение путем подключения резистора R 1 последовательно с отрицательным выводом Vcap (-) конденсатора выпрямительного фильтра C 1 , который, в свою очередь, соединен с выводом ZCD ZCD PFC 60. . Кроме того, отрицательный вывод Vcap (-) конденсатора C 1 выпрямительного фильтра электрически соединен с вторичной обмоткой 71 . Резисторы R 1 и R 2 образуют цепь ZCD 82 .В это время напряжение на клеммах вывода ZCD ZCD PFC 60 не ограничивается уравнением (1), поскольку оно ограничено его внутренней схемой ограничения и не зависит от амплитуды номинальной 60 Гц. В результате вторичная обмотка 71 может совместно использоваться как выводом ZCD ZCD, так и выводом источника питания Vcc PFC 60 через схему ZCD , 82 и схему источника питания 81 соответственно. Форма тестового сигнала результата показана на фиг.10. Комбинация резистора R 1 и паразитной емкости на одном его конце вызовет задержку по времени. Предпочтительно, чтобы сопротивление резистора R 1 было как можно меньшим, если его минимальное сопротивление не приводит к тому, что ток, проходящий через (т.е. входящий или выходящий) через вывод ZCD ZCD, не превышает ± 3 мА . Например, он не позволяет максимальному току превышать 1,8 мА, если сопротивление составляет 10 кОм. Кроме того, в изобретении предпочтительно сопротивление резистора R 2 относительно велико, поскольку резистор R 2 служит для увеличения напряжения.

    Соответственно, напряжение источника питания Vcc на выводе питания Vcc PFC 60 может быть выражено следующим образом:
    Vcc = Vo / n – 2 × V F (2)

    In В случае, когда Vo равно 400 В, коэффициент вторичной обмотки n равен 22, а напряжение V F на конденсаторе вторичной обмотки C 2 равно 0,4 В, Vcc, рассчитанный по уравнению (2), составляет 17,4 В. (т.е. менее 18 В). Это соответствует спецификации PFC 60 .Форма волны активации Vcc показана на фиг. 11, на котором показано тестовое значение 17,3 В. В изобретении, если перенапряжение возникает как в цепи ZCD , 82, , так и в цепи 81 источника питания, перенапряжение также может возникать на выводе Vcc источника питания L6561 PFC 60 . Для предотвращения этого резистор R 3 на 10 Ом может быть соединен последовательно с выводом Vcc источника питания.

    Как указано выше, изобретение, как подтверждается приведенными выше экспериментальными данными, вторичная обмотка 71 может совместно использоваться выводом ZCD ZCD и выводом Vcc источника питания PFC 60 , установленным в блоке питания с переключателем. 50 через резисторы R 1 , R 2 цепи ZCD 82 и цепи питания 81 соответственно без ограничения соотношения обмоток, что устраняет необходимость обеспечения дополнительной обмотки ZCD. Используя изобретение, можно дополнительно снизить сложность схемы, стоимость изготовления и размер источника питания.

    Хотя изобретение было описано посредством конкретных вариантов осуществления, многочисленные модификации и вариации могут быть сделаны в него специалистами в данной области техники без отступления от объема и сущности изобретения, изложенных в формуле изобретения.

    Блок питания с гибридным входом и функциями PFC (корректор коэффициента мощности) и MPPT (отслеживание максимальной мощности) для зарядки аккумулятора и управления HB-LED

    Автор

    В списке:
    • Шен, Чи-Лунг
    • Ко, Юн-Сиань

    Abstract

    В этой статье предлагается MSEBC (модифицированный встроенный повышающий преобразователь SEPIC), который может работать как с сетевым питанием, так и с фотоэлектрической мощностью, чтобы служить в качестве HB-LED (светоизлучающего диода высокой яркости. ) драйвер и зарядное устройство.При подключении к электросети предлагаемый преобразователь может выполнять PFC (корректор коэффициента мощности) для универсального линейного входа. Как только происходит сбой питания, он может потреблять энергию от фотоэлектрической панели с MPPT (отслеживание точки максимальной мощности). Даже если нет сетевого питания и фотоэлектрической энергии, MSEBC все равно может включать HB-LED от аккумуляторной батареи для обеспечения бесперебойного освещения. Топология MSEBC в основном основана на преобразователе типа SEPIC, а также встроенном повышающем преобразователе для разработки одноступенчатой ​​конфигурации вместо многоступенчатого или двухкаскадного типа.Несмотря на то, что у него только одноступенчатый, можно выполнять как функции управления HB-LED, так и зарядки аккумулятора. В MSEBC для замены второй катушки индуктивности традиционного SEPIC и подушки повышающего преобразователя используется спаренная катушка индуктивности. Для выполнения всех функций преобразователя разработан микропроцессорный контроллер. Выполнен прототип, который имеет функции работы с универсальным линейным входом 85 ~ 265 В среднеквадратического значения, выполнения коррекции коэффициента мощности, отслеживания максимальной мощности для фотоэлектрической панели, освещения HB-LED и зарядки / разрядки аккумулятора.Ключевые измерения подтвердили осуществимость, функциональность и достоверность.

    Рекомендуемая ссылка

  • Шэнь, Чи-Лунг и Ко, Юн-Сиань, 2014 г. « Блок питания с гибридным входом и функциями PFC (корректор коэффициента мощности) и MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) для зарядки аккумулятора и управления HB-LED », Энергия, Elsevier, т. 72 (C), страницы 501-509.
  • Рукоять: RePEc: eee: energy: v: 72: y: 2014: i: c: p: 501-509
    DOI: 10.1016 / j.energy.2014.05.072

    Скачать полный текст от издателя

    Поскольку доступ к этому документу ограничен, вы можете поискать его другую версию.

    Ссылки, указанные в IDEAS

    1. Мирзаи, Амин и Джусох, Аванг и Салам, Зайнал, 2012 г. Разработка и реализация высокоэффективных неизолированных двунаправленных преобразователей постоянного тока с переходным нулевым напряжением с широтно-импульсной модуляцией ,” Энергия, Elsevier, т. 47 (1), страницы 358-369.
    2. Хуанг, Тон-Чуро и Лей, И-Гуан и Чанг, Юань-Чанг и Хоу, Шэн-Юнь и Ли, Чэн-Чоу, 2013. « Энергетический комбайн, использующий автономный способ зарядки преобразователя прямой связи », Энергия, Elsevier, т.55 (C), страницы 769-777.
    3. Даргахи, Вахид и Садиг, Араш Хошкбар и Пахлавани, Мохаммад Реза Ализаде и Шулайе, Аббас, 2012 г. “ Источник понижения напряжения постоянного тока в многоячеечных преобразователях энергосистемы “, Энергия, Elsevier, т. 46 (1), страницы 649-663.
    4. Bouilouta, A. & Mellit, A. & Kalogirou, S.A., 2013. “ Новый метод MPPT для автономных фотоэлектрических систем, работающих в частично затененных условиях ,” Энергия, Elsevier, т.55 (C), страницы 1172-1185.
    5. Сингх Г.К., 2013. « Производство солнечной энергии с помощью фотоэлектрической технологии: обзор », Энергия, Elsevier, т. 53 (C), страницы 1-13.
    6. Cheng-Tao Tsai & Chih-Lung Shen, 2012. « Понижающий преобразователь с высоким понижающим преобразователем с чередованием и активным зажимом для ветряных турбин », Энергия, MDPI, Open Access Journal, vol. 5 (12), страницы 1-21, декабрь.
    Полные ссылки (включая те, которые не соответствуют элементам в IDEAS)

    Цитаты

    Цитаты извлекаются проектом CitEc, подпишитесь на его RSS-канал для этого элемента.


    Цитируется по:

    1. Fathabadi, Hassan, 2016. « Новый метод быстрого динамического MPPT (отслеживание точки максимальной мощности) с возможностью очень точного отслеживания мощности », Энергия, Elsevier, т. 94 (C), страницы 466-475.
    2. Фатхабади, Хасан, 2016 г. « Новая высокоточная бессенсорная двухосная система слежения за солнечным светом, управляемая блоком слежения за точкой максимальной мощности фотоэлектрических систем », Прикладная энергия, Elsevier, vol. 173 (C), страницы 448-459.

    Исправления

    Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами. Вы можете помочь исправить ошибки и упущения. При запросе исправления укажите дескриптор этого объекта: RePEc: eee: energy: v: 72: y: 2014: i: c: p: 501-509 . См. Общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

    По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, названия, аннотации, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: (Haili He).Общие контактные данные провайдера: http://www.journals.elsevier.com/energy .

    Если вы создали этот элемент и еще не зарегистрированы в RePEc, мы рекомендуем вам сделать это здесь. Это позволяет связать ваш профиль с этим элементом. Это также позволяет вам принимать возможные ссылки на этот элемент, в отношении которого мы не уверены.

    Если CitEc распознал ссылку, но не связал с ней элемент в RePEc, вы можете помочь с этой формой .

    Если вам известно об отсутствующих элементах, цитирующих этот элемент, вы можете помочь нам создать эти ссылки, добавив соответствующие ссылки таким же образом, как указано выше, для каждого элемента ссылки.Если вы являетесь зарегистрированным автором этого элемента, вы также можете проверить вкладку «Цитаты» в своем профиле службы авторов RePEc, поскольку там могут быть некоторые цитаты, ожидающие подтверждения.

    Обратите внимание, что на фильтрацию исправлений может уйти несколько недель. различные сервисы RePEc.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.