Jak działa zasilacz z przekształtnikiem DC/DC i członem poprawy jakości prądu

Wady zwykłego prostownika diodowego są eliminowane przy wykorzystaniu prostownika z poprawą współczynnika mocy nazywanego PFC od angielskiego Power Factor Correction.

Jak działa zasilacz z przekształtnikiem DC/DC i członem poprawy jakości prądu

Wady zwykłego prostownika diodowego są eliminowane przy wykorzystaniu prostownika z poprawą współczynnika mocy nazywanego PFC od angielskiego Power Factor Correction.

Schemat takiego urządzenia zaprezentowano na rysunku 1. Składa się z dwóch członów, zwykłego prostownika diodowego i przekształtnika prąd stały w prąd stały (inaczej DC/DC) podwyższającego napięcie. Efektem działania takiego zespołu urządzeń jest możliwość sterowania prądem pobieranym z sieci w taki sposób, aby był on zbliżony do kształtu sinusoidalnego, a co więcej, by był w fazie z napięciem sieci. Urządzenia tego typu wykorzystują różnego typu przekształtniki DC/DC, ale najpowszechniejszym jest właśnie przekształtnik podwyższający napięcie i jego wariacje. Urządzenia tego typu oznaczane są na etykiecie PFC, lub PF = 1, lub też cos (fi) = 1. Ma to na celu łatwe rozróżnienie ich od zwykłych prostowników diodowych i podkreśla ich lepszą jakość prądu. Układ sterowania dba o to, żeby prąd był sinusoidalny, w fazie z napięciem oraz o to, aby napięcie wyjściowe było ustabilizowane niezależnie od wartości napięcia sieci i prądu obciążającego prostownik. W przypadku układów spawarkowych na wyjściu tego drugiego członu DC/DC podłączony będzie przekształtnik transformatorowy.

Rys. 1. Prostownik z poprawą współczynnika mocy

Spotyka się także rozwiązania trójfazowe układów PFC. Najprostsza struktura, jaką można sobie wyobrazić, to wykorzystanie trzech prostowników z rysunku 1 do budowy prostownika trójfazowego. Istnieją także inne rozwiązania, wśród, których coraz większe zastosowanie znajduje np. prostownik Vienna.

Prąd w takich urządzeniach jest praktycznie sinusoidalny i w fazie z napięciem sieci. Nie przedostają się przez układy PFC także zaburzenia wysokich częstotliwości pochodzące od łuku, są przez prostownik filtrowane. Dzięki takiemu rozwiązaniu jakość energii jest praktycznie najlepsza, jaką można osiągnąć w urządzeniach wytwarzających łuk elektryczny.

Autor: dr inż. Łukasz Rosłaniec, absolwent studiów magisterskich i doktoranckich na Wydziale Elektrycznym Politechniki Warszawskiej, specjalista w zakresie energoelektroniki