Анализ преобразовательных систем с корректором коэффициента мощности, страница 4

          Внимание, уделяемое качеству оков, потребляемых из сети, возрастает вследствие определенных причин. Снижение выходной мощности преобразовательных систем может быть обусловлено неэффективным использованием энергии, потребляемой из сети. В связи с этим, было приложено много усилий для усовершенствования связывающих систем, которые повышают коэффициент полезного действия стандартных электронных нагрузок.

Идеальный корректор коэффициента мощности должен имитировать резистор со стороны питания, где поддерживается воображаемое регулируемое выходное напряжение. В случае синусоидального напряжения это означает, что преобразователь должен потреблять синусоидальный ток из сети для реализации этого требуется подходящий источник синусоидального опорного напряжения и основное назначение  – принуждать протекание тока настолько близко к идеальной форме, насколько это возможно. Наиболее популярная топология схем корректоров коэффициентов мощности это повышающая схема. Повышающая схема очень проста и позволяет мало искажать входные токи и обеспечивает практически  одинаковый коэффициент полезного действия при различных способах управления. Выходной конденсатор (емкостной фильтр) является эффективным хранителем энергии и поглощает входные пульсации мощности, пропуская маленькие пульсации выходного напряжения.

На датчик напряжения подается сигнал напряжения из нагрузки, который на элементе сравнения сопоставляется с сигналом напряжения задания. Далее через регулятор напряжения сигнал подается в систему управления, которая и регулирует работу ключей. Существует несколько способов управления работой ключей, к ним относятся: контроль амплитуды тока, контроль среднего тока, граничный контроль и контроль гистерезиса. В зависимости от конструктивного выполнения датчик напряжения, элемент сравнения и регулятор напряжения могут входить в состав системы управления.

3 ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИЛЬНОЙ СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЧАСТИ

Широкое использование сложного радиоэлектронного оборудования предопределило необходимость совершенствования традиционных и поиск новых подходов к построению транзисторных источников и систем вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. В качестве входного звена традиционных систем используются неуправляемые мостовые выпрямители с емкостным фильтром. Основным преимуществом последних, обусловившим их широкое применение, является высокое, близкое  к абсолютному, значение коэффициента полезного действия и хорошие массогабаритные показатели. Возросшие требования, предъявляемые к надежности функционирования радио электронной аппаратуры, вызвали необходимость разработки преобразователей переменного напряжения в постоянное, обеспечивающих высокое качество электроэнергии на входе. Такие устройства называют «выпрямителями с корректором коэффициента мощности или единичным коэффициентом мощности».

Идеальный корректор коэффициента мощности должен имитировать резистор со стороны питания, где поддерживается воображаемое регулируемое  выходное напряжение. В случае синусоидального напряжения это означает, что преобразователь должен потреблять синусоидальный ток из сети для реализации это требуется подходящий источник синусоидального опорного напряжения и основное назначение принуждать протекание тока настолько близко к идеальной форме, насколько это возможно реализовать.

Построение корректоров коэффициента мощности возможно на базе импульсных преобразователей  постоянного напряжения: повышающего, понижающего и инвертирующего. Также возможно построение трехфазного коэффициента мощности на базе однофазного, но в связи с этим возникают определенные недостатки. А именно: наблюдается избыток элементов в схеме, а также при соединении однофазных схем в трехфазную появляется нейтраль.

Использование коэффициентов мощности на базе импульсных преобразователей позволяет устранить эти недостатки.

Наиболее популярная топология в схемах корректоров коэффициента мощности это повышающая схема. Пример такой реализации показан на рисунке 4.1

          Рисунок 3.1 – Корректор коэффициента мощности на базе повышающего  

                                  импульсного преобразователя    

          Данная схема представляет собой трехфазный корректор коэффициента мощности, выполненный на базе импульсного преобразователя постоянного напряжения II рода (повышающий).

          Особенность данной схемы является то, что при таком исполнении возможен обмен энергией между преобразователем и сетью.

Принудительное формирование фазных токов (режим накопления и отдачи энергии) осуществляется под действием определенной комбинации линейных напряжений. При этом синхронно открываются  2,3,5 и 1,2,4 транзисторы. Токи из сети пропорционально протекает через индуктивности и транзисторы. При этом в индуктивностях L1, L2, L3 накапливается энергия.

При переходе тока через нуль результирующее напряжение, определяющее режим накопления, составляет 0.5Uл max. Благодаря этому существует возможность ускорения режима накопления за счет этого уменьшения искажений формы кривой тока в окрестности нулевых значений и снижение максимальных значений тока на транзисторных ключах.

Тем не менее, существует необходимость контролирования амплитуды тока. Поэтому в схеме необходимо установить датчики тока, сигнал с которых будет подаваться в систему управления.

При достижении током определенных значений транзисторы закрываются. В цепи возникает противоэ.д.с. Противоэ.д.с.  совпадает по фазе с э.д.с. Они суммируются, в результате чего происходит отпирание диодов VD1, VD4, VD6. Энергия, накопленная в индуктивности через эти диоды сбрасывается в емкостной фильтр С7.

Во избежание перенапряжения на транзисторах необходимо предусмотреть снабберные цепи. Основное назначение устройств коммутационной защиты (снабберов) в разгрузке полупроводниковых приборов от коммутации мощности связанных с этим коммутационных потерь. Кроме того, устраняются или ослабляются другие негативные явления, связанные с коммутацией: коммутационные перенапряжения, радиопомехи и помехи системам управления.