آسیب جریان هارمونیک منبع تغذیه سوئیچینگ

آسیب جریان هارمونیک منبع تغذیه سوئیچینگ

لوله های سوئیچینگ با توان بالا در منبع تغذیه نصب شده اند و هنگامی که در فرکانس های بالا عمل می کنند هارمونیک تولید می کنند که باعث تداخل الکترومغناطیسی در تجهیزات اطراف می شود و بر کیفیت برق شبکه تأثیر می گذارد. بنابراین، سرکوب هارمونیک های تولید شده توسط منبع تغذیه سوئیچینگ بسیار ضروری است.

روش های سرکوب فعلی را می توان به فیلتر فعال و فیلتر غیرفعال تقسیم کرد. در میان آنها، اثر فیلتر اولی بهتر است، اما فناوری آن نسبتاً پیچیده است، و طراحی آن در کاربردهای عملی دشوار است. روش فیلتر غیرفعال دومی همچنین می تواند هارمونیک ها را سرکوب کند و همچنین می تواند به اثر جبران توان راکتیو دست یابد، اما اثر کنترل آن به مراتب کمتر از فیلتر فعال است.

Jinshengyang با سالها تجربه در صنعت منبع تغذیه، یک مدار مجتمع PFC بسیار قابل اعتماد برای هارمونیک های فرکانس بالا تولید شده توسط منابع تغذیه سوئیچینگ ایجاد کرده است. از طریق آزمایش‌های آزمایش شبیه‌سازی و بازخورد استفاده میدانی، عملکرد ضریب توان منبع تغذیه به طور مداوم بهینه‌سازی و بهبود یافته است. محصولات منبع تغذیه سوئیچینگ فعال PFC با قابلیت سرکوب فوق هارمونیک مانند: سری LMF، سری LIF، سری LOF و غیره، ضریب توان محصول می تواند تا 0.99 برسد که می تواند به طور موثری را سرکوب کند. تداخل الکترومغناطیسی ناشی از هارمونیک های فرکانس بالا به تجهیزات اطراف، نرخ استفاده از توان شبکه برق را بهبود می بخشد.

02 تجزیه و تحلیل مکانیسم هارمونیک منبع تغذیه سوئیچینگ

در مدار سوئیچینگ منبع تغذیه سوئیچینگ، لوله سوئیچینگ تنها دو حالت کار دارد: روشن و خاموش. در این زمان، یک سیگنال AC مربوط به فرکانس کاری در ولتاژ خروجی وجود خواهد داشت و این سیگنال هارمونیک همچنان در ولتاژ خروجی وجود خواهد داشت. هنگامی که جریان از یک بار غیر خطی عبور می کند: مانند بار خازنی یا القایی، اگر ولتاژ اعمال شده رابطه خطی را نشان ندهد، یک جریان غیر سینوسی تشکیل می شود و در نتیجه هارمونیک ایجاد می شود.

سرکوب هارمونیک ها در سیستم قدرت برای کنترل هارمونیک ها در محدوده مقدار حدی با کاهش یا حذف جریان هارمونیک تزریق شده به سیستم است. به عنوان مثال، اگر فرکانس پالس سیگنال کنترل سوئیچ روی 100 کیلوهرتز تنظیم شود، مشاهده می شود که: هر دو هارمونیک سوم و انرژی هارمونیک پنجم جزء فرد موج اصلی خروجی وجود دارد. علاوه بر این، در لبه افزایشی و لبه سقوط، نرخ تغییر ولتاژ سیگنال پالس بسیار سریع است، و نرخ تغییر جریان نیز بسیار سریع است. در این فرآیند یک جزء فرکانس بالا متفاوت از فرکانس پالس کنترل تولید خواهد شد. مشاهده می شود که برای کنترل مولفه فرکانس منبع تغذیه سوئیچینگ، هنگام طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ، پالس کنترل سوئیچینگ باید به طور منطقی با توجه به نیازهای طراحی انتخاب شود. علاوه بر این، سرعت پالس کنترل نیز باید کاهش یابد.

03 خطرات جریان هارمونیک

در سال‌های اخیر، خطاها و حوادث مختلف ناشی از هارمونیک‌ها به‌طور مستمر رخ می‌دهد و جدی بودن آسیب هارمونیک توجه مردم را برانگیخته است. آسیب هارمونیک های تولید شده توسط سوئیچینگ منابع تغذیه به شبکه های برق عمومی و سایر سیستم ها به طور کلی دارای جنبه های زیر است:

04 روش سرکوب جریان هارمونیک سوئیچینگ منبع تغذیه با استفاده از فیلتر EMI

فناوری فیلتر EMI می تواند به طور موثر تداخل سنبله را سرکوب کند و به طور موثر تداخل هدایت و تداخل تشعشع را فیلتر کند. شکل 4 یک فیلتر EMI را نشان می دهد که از خازن ها و سلف ها تشکیل شده است. به انتهای ورودی منبع تغذیه سوئیچینگ متصل است و خازن های بای پس فرکانس بالا C1 و C5 هستند. تداخل حالت دیفرانسیل فیلتر شده است. L1، C3، C4 و L2، C3، C4 تداخل حالت رایج در مدار را فیلتر می کنند. آزمایش‌های واقعی نشان می‌دهند که وقتی پارامترهای اجزا به طور منطقی انتخاب شوند، فیلتر EMI می‌تواند به اثر سرکوب هارمونیک بهتر منبع تغذیه سوئیچینگ دست یابد.

استفاده از مدارهای تصحیح ضریب توان منفعل

مدار فیلتر EMI که در بخش قبل معرفی شد، هارمونیک ها را سرکوب می کند. اگرچه می تواند به طور موثری تداخل رسانایی و تشعشع را سرکوب کند، اما در برابر اعوجاج شکل موج جریان ورودی درمانده نیست. بنابراین، به منظور کاهش شدید محتوای هارمونیک در جریان، لازم است مدار فیلتر خازن یکسو کننده پل را تجزیه و تحلیل کرد، مشخصات ورودی آن را پیدا کرد و اصلاحات لازم را انجام داد.

یکی از مدارهای تصحیح ضریب توان غیرفعال، اجزای آن شامل خازن ها و دیودها است. هنگامی که مدار پایدار است، هارمونیک های جریان ورودی به دلیل طولانی شدن زمان هدایت دیودهای یکسو کننده به طور موثر بهبود می یابد.

از مدار تصحیح ضریب توان فعال استفاده کنید

متفاوت از مدار تصحیح ضریب توان غیرفعال، استراتژی مدولاسیون عرض پالس در مدار تصحیح ضریب توان فعال استفاده می شود و اثر کنترل آن بدیهی است که بهتر از مدار تصحیح ضریب توان غیرفعال است. جریان ورودی آن را می توان به یک موج سینوسی اصلاح کرد، محتوای هارمونیک در 10 درصد است، و ضریب توان را نیز می توان تا نزدیک به 1 اصلاح کرد.

مدار ساده شده برای تصحیح ضریب توان فعال کنترل دو حلقه را اتخاذ می کند. که در آن، حلقه بیرونی ولتاژ خروجی را کنترل می کند و حلقه داخلی جریان سلف را کنترل می کند. اتخاذ یک استراتژی کنترلی مناسب می تواند اطمینان حاصل کند که پیک جریان سلف تغییر VDC بالایی را دنبال می کند، در نتیجه یک جریان متوسط ​​با شکل سینوسی به دست می آید.

یکی دیگر از مدارهای تصحیح ضریب توان فعال از یک مدار مجتمع BOOST boost PFC استفاده می کند و اصل کار آن مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد: هنگامی که فرکانس برق AC وصل می شود، ولتاژ ورودی C1 را از طریق مدار یکسو کننده پل شارژ می کند، و زمانی که خازن زمانی که ولتاژ روی مدار وجود دارد. به مقدار مشخصی افزایش می یابد، آی سی کنترل اصلی مدار PFC راه اندازی می شود و پالس PWM مربوطه از پایه GATE آی سی داده می شود و سپس پالس لوله MOS Q1 را به حرکت در می آورد تا آن را در مدار کار کند. وضعیت سوئیچ؛ از طریق مقاومت نمونه برداری R3 و R4، مقدار نمونه برداری به مقایسه کننده حلقه ولتاژ آی سی ارسال می شود. در همان زمان، هنگامی که ولتاژ به مقایسه کننده تشخیص جریان آی سی ارسال می شود، می توان سیگنال خطا را از طریق جمع کننده داخلی، که خروجی پالس PWM را تنظیم می کند، به دست آورد تا جریان L1 را کنترل کند تا شکل موج جریان ورودی از ورودی پیروی کند. ولتاژ به طوری که ضریب توان نزدیک به 1 باشد.