อันตรายของกระแสฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟสลับ
มีหลอดสวิตชิ่งกำลังสูงติดตั้งอยู่ในแหล่งจ่ายไฟ และจะสร้างฮาร์มอนิกเมื่อทำงานที่ความถี่สูง ทำให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่ออุปกรณ์โดยรอบและส่งผลต่อคุณภาพไฟฟ้าของกริด ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องระงับเสียงประสานที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟสลับ
วิธีการปราบปรามในปัจจุบันสามารถแบ่งออกเป็นการกรองแบบแอคทีฟและการกรองแบบพาสซีฟ ในหมู่พวกเขา เอฟเฟกต์การกรองของอันแรกนั้นดีกว่า แต่เทคโนโลยีของมันค่อนข้างซับซ้อน และเป็นการยากที่จะออกแบบในการใช้งานจริง วิธีการกรองแบบพาสซีฟของวิธีหลังยังสามารถยับยั้งเสียงประสานและยังสามารถบรรลุผลของการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาได้ แต่ผลการควบคุมนั้นน้อยกว่าการกรองแบบแอคทีฟมาก
ด้วยประสบการณ์หลายปีในอุตสาหกรรมแหล่งจ่ายไฟ Jinshengyang ได้พัฒนาวงจรรวม PFC ที่มีความน่าเชื่อถือสูงสำหรับฮาร์มอนิกความถี่สูงที่เกิดจากการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟ จากการทดลองทดสอบการจำลองและข้อเสนอแนะการใช้งานภาคสนาม ประสิทธิภาพของตัวประกอบกำลังของแหล่งจ่ายไฟได้รับการปรับและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ผลิตภัณฑ์พาวเวอร์ซัพพลายแบบสวิตชิ่ง Active PFC ที่มีความสามารถในการลดฮาร์มอนิกสูง เช่น: ซีรีส์ LMF, ซีรีส์ LIF, ซีรีส์ LOF ฯลฯ ตัวประกอบกำลังของผลิตภัณฑ์สามารถเข้าถึงได้ถึง 0.99 ซึ่งสามารถยับยั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากฮาร์มอนิกความถี่สูงไปยังอุปกรณ์โดยรอบ ปรับปรุงอัตราการใช้พลังงานของกริดไฟฟ้า
02 การวิเคราะห์กลไกฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟสลับ
ในวงจรสวิตชิ่งของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง หลอดสวิตชิ่งมีสถานะการทำงานเพียงสองสถานะ: เปิดและปิด ในขณะนี้ จะมีสัญญาณ AC ที่สอดคล้องกับความถี่การทำงานในแรงดันเอาต์พุต และสัญญาณฮาร์มอนิกนี้จะยังคงมีอยู่ในแรงดันเอาต์พุต เมื่อกระแสไหลผ่านโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้น: เช่น โหลดแบบคาปาซิทีฟหรือแบบอุปนัย ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ไม่แสดงความสัมพันธ์เชิงเส้น กระแสที่ไม่ใช่ไซน์จะเกิดขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดฮาร์มอนิก
การยับยั้งฮาร์มอนิกส์ในระบบไฟฟ้า คือ การควบคุมฮาร์มอนิกส์ให้อยู่ในค่าจำกัด โดยลดหรือกำจัดกระแสฮาร์มอนิกที่ฉีดเข้าไปในระบบ ตัวอย่างเช่น หากตั้งค่าความถี่พัลส์ของสัญญาณควบคุมของสวิตช์เป็น 100kHz จะเห็นได้ว่า: มีทั้งพลังงานฮาร์มอนิกที่ 3 และพลังงานฮาร์มอนิกที่ 5 ขององค์ประกอบคี่ของคลื่นพื้นฐานเอาท์พุต นอกจากนี้ ที่ขอบด้านขึ้นและขอบด้านลง อัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณพัลส์นั้นเร็วมาก และอัตราการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันก็เร็วมากเช่นกัน ในกระบวนการนี้ ส่วนประกอบความถี่สูงที่แตกต่างจากความถี่พัลส์ควบคุมจะถูกสร้างขึ้น จะเห็นได้ว่าเพื่อควบคุมส่วนประกอบความถี่ของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง ควรเลือกพัลส์ควบคุมแบบสวิตชิ่งอย่างเหมาะสมตามความต้องการในการออกแบบเมื่อออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง นอกจากนี้ควรลดอัตราของชีพจรควบคุมด้วย
03 อันตรายจากกระแสฮาร์มอนิก
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความผิดพลาดและอุบัติเหตุต่างๆ ที่เกิดจากฮาร์มอนิกได้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง และความร้ายแรงของอันตรายจากฮาร์มอนิกได้กระตุ้นความสนใจของผู้คนอย่างมาก อันตรายของฮาร์มอนิกที่เกิดจากการเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟไปยังกริดไฟฟ้าสาธารณะและระบบอื่นๆ โดยทั่วไปมีลักษณะดังต่อไปนี้:
04 วิธีการลดกระแสฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟสลับโดยใช้ตัวกรอง EMI
เทคโนโลยีการกรอง EMI สามารถยับยั้งการรบกวนของสไปค์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถกรองการรบกวนการนำไฟฟ้าและการรบกวนจากรังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ รูปที่ 4 แสดงตัวกรอง EMI ซึ่งประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ มันเชื่อมต่อกับปลายอินพุตของแหล่งจ่ายไฟสลับและตัวเก็บประจุบายพาสความถี่สูงคือ C1 และ C5 การรบกวนโหมดดิฟเฟอเรนเชียลจะถูกกรองออก L1, C3, C4 และ L2, C3, C4 กรองสัญญาณรบกวนโหมดทั่วไปในวงจร การทดสอบจริงแสดงให้เห็นว่าเมื่อเลือกพารามิเตอร์ของส่วนประกอบอย่างสมเหตุสมผล ตัวกรอง EMI จะสามารถบรรลุผลการยับยั้งฮาร์มอนิกของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งได้ดีขึ้น
การใช้วงจรการแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบพาสซีฟ
วงจรตัวกรอง EMI ที่แนะนำในส่วนก่อนหน้านี้จะยับยั้งฮาร์มอนิก แม้ว่าจะสามารถยับยั้งการนำไฟฟ้าและการรบกวนจากรังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ก็ไม่ช่วยอะไรกับการบิดเบือนรูปคลื่นกระแสอินพุต ดังนั้นเพื่อลดปริมาณฮาร์มอนิกในกระแสลงอย่างมาก จึงจำเป็นต้องวิเคราะห์วงจรกรองตัวเก็บประจุของวงจรเรียงกระแสบริดจ์ ค้นหาลักษณะอินพุตและทำการปรับปรุงที่จำเป็น
หนึ่งในวงจรการแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบพาสซีฟ ส่วนประกอบประกอบด้วยตัวเก็บประจุและไดโอด เมื่อวงจรมีเสถียรภาพ ฮาร์มอนิกของกระแสอินพุทจะดีขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากไดโอดเรกติไฟเออร์ขยายเวลาการนำไฟฟ้า
ใช้วงจรแก้ไขตัวประกอบกำลังที่ใช้งานอยู่
แตกต่างจากวงจรแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบพาสซีฟ กลยุทธ์การมอดูเลตความกว้างพัลส์ใช้ในวงจรแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบแอคทีฟ และผลการควบคุมจะดีกว่าวงจรแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบพาสซีฟอย่างเห็นได้ชัด กระแสอินพุตสามารถแก้ไขเป็นคลื่นไซน์ได้ ปริมาณฮาร์มอนิกอยู่ภายใน 10 เปอร์เซ็นต์ และยังสามารถแก้ไขตัวประกอบกำลังให้ใกล้เคียงกับ 1
วงจรแบบง่ายสำหรับการแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบแอคทีฟใช้การควบคุมแบบดับเบิ้ลลูป โดยที่วงรอบนอกจะควบคุมแรงดันขาออก และวงในจะควบคุมกระแสเหนี่ยวนำ การใช้กลยุทธ์การควบคุมที่เหมาะสมสามารถรับประกันได้ว่ากระแสสูงสุดของตัวเหนี่ยวนำจะติดตามการเปลี่ยนแปลงของ VDC ด้านบน ดังนั้นจะได้กระแสเฉลี่ยที่มีรูปแบบไซน์
วงจรแก้ไขตัวประกอบกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่อีกวงจรหนึ่งใช้วงจรรวมบูสต์ PFC ของบูสต์ และวิเคราะห์หลักการทำงานของวงจร: เมื่อเชื่อมต่อความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะชาร์จ C1 ผ่านวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ และเมื่อตัวเก็บประจุทำงาน เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนวงจร เพิ่มขึ้นถึงค่าหนึ่ง IC ควบคุมหลักของวงจร PFC จะเริ่มทำงาน และพัลส์ PWM ที่สอดคล้องกันจะได้รับจากขา GATE ของ IC จากนั้นพัลส์จะขับหลอด MOS Q1 เพื่อให้ทำงานใน สถานะสวิตช์ ผ่านตัวต้านทานการสุ่มตัวอย่าง R3 และ R4 ค่าการสุ่มจะถูกส่งไปยังตัวเปรียบเทียบลูปแรงดัน IC ในเวลาเดียวกัน เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกส่งไปยังตัวเปรียบเทียบการตรวจจับกระแสไฟฟ้าของ IC สามารถรับสัญญาณข้อผิดพลาดผ่านตัวบวกภายใน ซึ่งจะปรับเอาต์พุตพัลส์ PWM เพื่อควบคุมกระแสบน L1 เพื่อให้รูปคลื่นกระแสอินพุตเป็นไปตามอินพุต แรงดันไฟฟ้าเพื่อให้ตัวประกอบกำลังใกล้เคียงกับ 1
