3. Коррекция коэффициента мощности

В некоторых случаях применение пассивной фильтрации для уменьшения уровня паразитных гармонических составляющих в питающей сети оказывается недостаточным.

Этот способ борьбы с индустриальными помехами характеризуется большими габаритами, узким диапазоном защиты по частоте (некоторые старшие гармоники все же просачиваются), входному напряжению и нагрузке.

Достаточно эффективным способом решения этой задачи является применение активных корректоров коэффициента мощности.

Рис.4. Работа выпрямителя на фильтр с емкостной нагрузкой: а) упрощенная принципиальная схема; б) временная диаграммы выпрямителя.

Под коэффициентом мощности понимают величину, равную отношению активной мощности Р электрической цепи переменного тока к полной мощности S этой цепи. Условное обозначение - cos,, = P/S.

Угол ф является углом сдвига тока и напряжения электрической сети, его источником является реактивная мощность, потребляемая по сети переменного тока и нагружающая питающую сеть, что, в свою очередь, приводит к дополнительному нагреву сетевых проводов.

Работа выпрямителя на емкостную нагрузку (фильтр, преобразователь) приводит к отставанию тока от напряжения (рис.4), искажению формы электрического тока (отличию его от синусоидальной), что, естественно, сопровождается порождением нежелательных паразитных гармоник, которые и распространяются по питающим проводам (величина коэффициента мощности в этой схеме находится в пределах 0,5...0,7).

Очевидно, что, обеспечив многократный подзаряд фильтрового конденсатора в течение полуволны выпрямленного напряжения, можно уменьшить величину угла (р (рис.5. а), 1_зар, I_paJp на рисунке - это токи заряда и разряда конденсатора фильтра С соответственно.

Рис. 5. Работа активного корректора коэффициента мощности: а) упрощенная схема корректора мощности; б) временные диаграммы.

Реализация этого подхода осуществляется следующей упрощенной схемой (рис.5. б): во время открытого состояния ключа Q (MOSFET) ток через дроссель линейно нарастает, диод D закрыт, а конденсатор С2 в этот момент разряжается в цепь нагрузки R_H, в дросселе L происходит накопление энергии. Затем, транзистор запирается, напряжения на дросселе достаточно для открывания диода D и заряда конденсатора С2. Конденсатор С1, как правило, малой емкости и служит для фильтрации высокочастотных помех, которые возникают при работе ключа на частоте 50...100 кГц.

Управление ключом осуществляется специальным устройством управления УУ, которое синхронизирует эту работу.