Circuite Integrate pentru Convertoare PFC

1.OBIECTIVE :

NECESITATEA CORECTIEI FACTORULUI DE PUTERE

Importanta convertoarelor ac-dc (redresoarelor) a crescut continuu din anii 1970 din doua motive:

1) O parte din ce în ce mai mare a puterii electrice generate este redresata înainte de a fi folosita de catre sarcina finala.

2) Continutul ridicat de armonici al curentului absorbit de la retea de catre redresoare si factorul de putere rezultant al sarcinii, afecteaza reteaua de distributie. Redresoarele conventionale necomandate cu sarcina capacitiva, absorb vârfuri de curent de amplitudine mare si de scurta durata, pe intervale de timp din jurul momentelor de extrem ale tensiunii. Aceste forme de unda ale curentului au un continut mare de armonici si în consecinta intrarea redresorului va prezenta un factor de putere mic. Aceste doua aspecte determina urmatoarele inconveniente:

a) Curentii armonici pot cauza distorsionarea tensiunii si interferenta electromagnetica afectând alti utilizatori ai retelei.

b) In cazul alimentarii de la o retea trifazata în stea, armonicile de ordinul trei ale curentilor în cele trei faze se aduna în conductorul de nul în loc sa se anuleze asa cum se întâmpla cu fundamentalele acelor curenti. Aceasta produce supraîncalzirea conductorului de nul în cladirile cu birouri care au un procent ridicat de consumatori alimentati prin redresoare.

c) Factorul mic de putere al sarcinilor duce la pierderi de putere de tipul i2R mai mari in conductorii si echipamentul retelei de distributie.

d) In functie de pozitionarea relativa a condensatoarelor de corectie a factorului de putere si sarcinilor care absorb curent cu continut ridicat de armonici, condensatoarele si inductanta liniei pot intra în rezonanta la o frecventa apropiata de frecventa armonicii a treia a retelei. Ca urmare se va ajunge la o durata de viata anormal de scurta a condensatorilor folositi cauzata de degradarea prin supraîncalzire de catre armonicile de ordinul trei ale curentilor si /sau tensiunilor.

Pentru a atenua aceste efecte adverse ale curentilor armonici, guvernele si agentiile au impus reglementari care sa limiteze continutul de armonici al curentilor absorbiti de la retea de catre redresoare ca de exemplu Norma Europeana IEC 1000-3-2.

In consecinta, inginerii au facut eforturi în dezvoltarea unor redresoare care sa se încadreze în aceste reglementari facând din acest subiect una din cele mai importante zone de cercetare si dezvoltare din electronica de putere.

2. CONSIDERANTII TEORETICE :

PRNCIPALII PARAMETRI DE MERIT PRIVIND POLUAREA ARMONICA

Fie un semnal periodic x(t). Acesta poate fi dezvoltat in serie Fourier armonica:

(2.1)

unde este frecventa fundamentalei, nf, Xn si Æn frecventa, amplitudinea respectiv faza armonicii de ordinul n. Între valoarea efectiva, componenta continua si amplitudinile armonicilor exista relatia:

(2.2)

O unda care are în spectru doar componenta fundamentala, indiferent de faza ei, se zice unda armonica pura .

Gradul de puritate spectrala al unei unde , în sensul de cât de apropiata este de o unda pur armonica, este caracterizat cantitativ de doua marimi: coeficientul total de distorsiuni armonice THD (engl.”total harmonic distorsion”, abr.THD) si factorul de distorsiuni armonice Kd. Coeficientul total de distorsiuni armonice reprezinta raportul dintre valoarea efectiva a undei, exceptând fundamentala si valoarea efectiva a fundamentalei. Folosind relatia (1.2) obtinem: