ЖУРНАЛ СТА №1/2000

ОБ ЗО Р / АП ПА Р А Т НЫ Е С Р Е Д С Т В А 16 пролить свет на эту проблему, тесно связанную с проявлениями отрица- тельных эффектов при работе от сети переменного тока большого количест- ва импульсных ИВЭП. Вопросу коррекции коэффициента мощности на входе импульсных ИВЭП посвящено большое количество публи- каций, приведу только некоторые из них: [4], [10], [11], [12]. Рекомендуется ознакомиться с работой П.Л. Хантера [11], вицепрезидента и технического директора фирмы Unipower Сorp., ко- торую по праву можно назвать класси- ческой работой, посвящённой методам коррекции КМ на входе импульсных ИВЭП. Коэффициент мощности — это отно- шение активной мощности к полной. Низкий КМ импульсных ИВЭП обус- ловлен тем, что они являются нелиней- ной нагрузкой для сети переменного тока (все типы ИВЭП с импульсным принципом регулирования характери- зуются отрицательным входным сопро- тивлением, но…это совсем другая исто- рия), при этом входной ток изменяется не по закону синусоиды, а представляет собой последовательность импульсов. Такие импульсы отличаются большой амплитудой и высоким содержанием высших гармоник, которые расфазиро- ваны с входным напряжением пере- менного тока и тем самым способству- ют снижению коэффициента мощнос- ти: только первая гармоника входного тока вносит вклад в активную мощ- ность, остальные гармоники лишь уве- личивают действующий входной ток и уменьшают КМ. Cущественная нели- нейность тока, потребляемого ИВЭП от cети, приводит к увеличению тока в нейтральном проводе до величины, превышающей его действующее значе- ние в линейных проводах. В качестве нейтрального провода могут использо- ваться стальные полосы или стальная проволока, имеющие меньшее сечение, чем линейный провод; на нейтральном проводе по правилам не предусмотре- ны плавкие или автоматические предо- хранители [13], что при токах, превы- шающих значение допустимой токовой нагрузки, может привести к пожаро- опасной ситуации. Коррекция КМ в импульсных ИВЭП осуществляется восстановлением ис- кажённой формы входного тока до близкой к синусоидальной и находя- щейся в фазе с входным напряжением. Важным вопросом является, насколь- ко близко к синусоиде надо подогнать форму входного тока, чтобы получить значение КМ 0,95 и выше. В ИВЭП фирмы Zicon для коррек- ции КМ c целью повышения КПД при- меняется активный высокочастотный (70 кГц) метод коррекции на основе повышающего стабилизатора. В каче- стве интегральной микросхемы управ- ления активным корректором мощно- сти применяется усовершенствован- ный вариант ИМС UC3854, содержа- щий в своем составе усилитель напря- жения, схему aналогового умножите- ля/делителя, усилитель тока и ШИМ с фиксированной рабочей частотой. На рис. 10 приведена значительно упрощённая высокочастотная схема коррекции КМ на основе повышающе- го стабилизатора. Выпрямленное сину- соидальное напряжение сети поступает на схему умножителя, образуя опор- ный сигнал, а также сигнал, пропорци- ональный действующему значению на- пряжения сети. Отфильтрованное на- пряжение постоянного тока на выходе повышающего стабилизатора сравни- вается с опорным напряжением Е опорн. с последующим усилением полученно- го сигнала ошибки. Далее сигнал ошибки подаётся на вход умножителя. Cигнал ошибки (рассогласования) перемножается с выходным напряжением в умножителе напряжения. В результате этого фор- мируется сигнал, который модулирует длительность импульсов управления ключевым транзистором. Включение транзистора происходит в момент вре- мени, когда напряжение на выходе дат- чика тока становится равным нулю (то есть при нулевом токе индуктивности L). Выключение транзистора происхо- дит в момент времени, когда линейно нарастающее напряжение с датчика то- ка становится равным изменяющемуся по синусоидальному закону напряже- нию с датчика выпрямленного напря- жения. После выключения транзистора ток в индуктивности начинает спадать, и при нулевом значении тока транзистор вновь включается. Далее процесс по- вторяется с достаточно высокой часто- той. Усреднённый ток в индуктивнос- ти оказывается синусоидальным по форме и почти совпадающим по фазе с выпрямленным напряжением. Таким образом достигается высокое значение коэффициента мощности. Обратная связь по напряжению явля- ется отрицательной, поэтому увеличе- ние напряжения на выходе повышаю- щего регулятора приводит к уменьше- нию сигнала ошибки, следовательно, уменьшается амплитуда импульсов то- ка в индуктивности и соответственно уменьшается среднее значение тока, что приводит к понижению выходного напряжения. Таким образом обеспечи- вается стабилизация выходного напря- жения в схеме корректора при измене- нии напряжения сети. Данный метод обеспечивает значение КМ от 0,97 до 0,99 с очень низкими нелинейными ис- кажениями, cтабилизированное выход- ное напряжение 400 В постоянного то- ка и широкий диапазон входных напря- жений переменного тока от 90 до 264 В. Для ряда приложений могут оказать- ся очень полезными ИВЭП с автомати- ческим переключением диапазона (код 76 по табл. 1). В них двухполупериод- ный мостовой выпрямитель путём коммутации преобразовывается в схе- му удвоения напряжения (рис. 11). Данный каскад вырабатывает постоян- ное выходное напряжение со средним значением около 300 В и частотой пульсации 100 Гц. Переключатель, уп- равляемый интеллектуальной схемой, позволяет такому ИВЭП работать от сети переменного тока с номинальным СТА 1/2000 www.cta.ru Рис. 10. Структурная схема активного высокочастотного корректора КМ