Elektronik güç kaynakları için PFC
Elektronik güç kaynakları için PFC

Güç dağıtım sistemlerindeki elektronik yüklerin varlığı, güç konvertör cihazlarının tipik zayıf güç faktörleri nedeniyle verimsiz ve güvensiz koşulların oluşmasına neden olmuştur. Dalga şeklindeki bozulma, trafoların aşırı ısınması ve nötral iletkenler üç fazlı bir sistemde oluşan etkilerden sadece bir kaçıdır. Sonuç olarak, güç dağıtım sistemlerinin bütünlüğünü sağlamak amacıyla düzenlenen yeni yönetmelikler de dahil ekonomik kaygılar ile güvenlik kaygıları PFC (Güç faktörü düzeltme) stratejilerine büyük ilginin doğmasına neden olmuştur.
PFC için bir strateji belirlenecekse şunu kabul etmek gerekir ki; güç konvertör cihazlarında oluşan zayıf güç faktörü endüktif motor yüklerinde görülen zayıf güç faktörlerinden tamamıyla farklıdır ve yine farklı bir yaklaşım gerektirmektedir.
Zayıf güç faktörünün (PF) iki temel nedeni
En basit şekliyle, reaktif lineer devre elemanlarından kaynaklanan zayıf güç faktörü yükün endüktif veya kapasitif olmasına bağlı olarak akım ve gerilim arasındaki faz kayması şeklinde ortaya çıkar. Bu çeşit zayıf güç faktörü, yüke paralel olarak karşıt işaretli reaktif bir komponet eklenerek ortadan kaldırılır. Öte yandan tipik olarak elektronik güç konvertör cihazıyla bağlantılı makul düzeyden düşük güç faktörüne non-lineer devre elemanları neden olmaktadır. Çevrim dışı güç kaynaklarının çoğunda, AC-DC ön ucu, geniş bir filtre kapasitörünü müteakip bir köprü doğrultucudan ibarettir. Bu devrede akım, hattan ancak hattaki tepe gerilimi filtre kapasitöründeki gerilimi aştığı zaman çekilir. Akımın yükselme ve düşme oranı hat geriliminden büyük ve akım süreksiz şekilde olduğu için birtakım harmonikler üretilir. Güç dağıtım sistemlerinde sorunlara yol açan işte bu harmoniklerdir.
PFC’ye etkin bir yaklaşım
Genel olarak elektronik güç kaynaklarının zayıf güç faktörlerini düzeltmek için en geçerli yol, öncelikle bu olaya olan etkin yaklaşımdır.
Aktif bir PFC devresinin çalışmasında, gelen hat gerilimi tam bir dalga çıkışı üreten bir köprü doğrultucu içinden geçer. Hat geriliminin tepe değeri DC gerilimden düşük olduğu için, hat gerilimi fitre kapasitörü üzerinde mevcut gerilimin üzerine çıkarılmadığı müddetçe bu kapasitöre hiçbir akım geçişi olmayacaktır.
Bu kontrol devresinde, sinüsoidal giriş akımını sürekli tutmak maksadıyla boost gerilimini ayarlama olanağı verir.
Kontrol devresi sinüsoidal giriş akımını korumak maksadıyla şablon olarak girişi gerilim dalga şeklini kullanır. Kontrol devresi giriş akımını ölçer, giriş gerilimi dalga şekliyle karşılaştırır ve aynı tarzda giriş akımı dalga şeklini üretmek için boost gerilimini ayarlar. Aynı zamanda kontrol devresi DC gerilimini gözetler ve kabaca regüle edilmiş DC çıkışı sürdürmek için boost gerilimini ayarlar. Kontrol devresinin birinci işlevi sinüsoidal bir giriş akımını sürdürmek olduğu için, DC geriliminin çok az değişimine izin verilir.
Unutulmamalıdır ki, iyi tasarlanmış bir güç faktörü düzeltme (PFC) devresi gelen hat geriliminde mevcut olan bozulmaya bire bir yanıt verecektir, dolayısıyla PFC devrelerinin değerlendirirken düşük distorsiyonlu bir gerilim kaynağı kullanmak faydalı olacaktır.
Aktif bir PFC devresinin kullanılması giriş akımında daha az süreksizliklere ve sonuç olarak hattan çekilen giriş akımının daha az distorsiyonlu ve harmonik olmasını sağlayacaktır.