Impulsní výkonové síťové nabíjecí a napájecí zdroje

Abstract

V současné době způsobuje masivní používání spínaných zdrojů harmonické znečištění síťového proudu. Zkreslení je významné z důvodu nelineárního chování usměrňovacích diod a velkého filtračního kondenzátoru na vstupu spínaného zdroje. Toto chování způsobuje úzké impulsy síťového proudu, které jsou příčinou nízkého účiníku. Proto se korekce účiníku stává důležitou především v posledních desetiletích. Lze předpokládat, že korektory účiníku budou v budoucnu využívány velmi často, kvůli zpřísňování mezinárodních norem. Tato dizertační práce se věnuje návrhu, optimalizaci a hodnocení aktivních korektorů účiníku. Obecně princip korektoru spočívá v ukládání a uvolňování nadměrné energie během cyklů sítě.

Pokud má zátěž čistě rezistivní charakter, výstupní výkon bude konstantní. Naopak vstupní výkon osciluje s dvojnásobnou frekvencí sítě od nuly do maxima. Platí, že průměrná hodnota okamžitého vstupního výkonu se rovná hodnotě výstupního výkonu. Pasivní korektory účiníku jsou schopné absorbovat nadbytečnou energii a uvolnit ji ve správný čas.

Aktivní korektory účiníku využívají podobný princip, ale jsou schopné kompenzovat účiník v celém rozsahu vstupního napětí kvůli vlastnostem Boost konvertoru. Díky těmto vlastnostem může být účiník korigován až na hodnotu 0,999. Bohužel, vysoké spínací frekvence vedou k nárůstu emisí elektromagnetického pole. Aktivní korektory účiníku snížují úroveň harmonického znečištění za cenu nárůstu elektromagnetických interferencí.

Nicméně interference mohou být redukovány pomocí dodatečného EMI filtru. Dizertační práce zkoumá několik typů korektorů pro účely evaluace. Každý prototyp je charakterizován různými vlastnostmi. Hlavním cílem práce je komplexní přehled topologií a řídících technik zahrnujících metody pro vylepšení korektorů. Tato vylepšení zahrnují SiC Schottkyho diody, rozmítání spínací frekvence a řízení výkonu. Evaluace prototypů dává hodnotnou informaci o výkonosti a nákladech. Všechny prototypy jsou porovnány mezi sebou a přínosy jsou shrnuty v závěru práce.