CORECTIA FACTORULUI DE PUTERE IN CONVERTOARE IN COMUTATIE CU RETELE DE COMUTARE DE ORDIN “ZERO”

CORECTIA FACTORULUI DE PUTERE IN CONVERTOARE IN COMUTATIE CU RETELE DE COMUTARE DE ORDIN “ZERO”

Un factor de putere ridicat devine un criteriu de proiectare din ce in ce mai important pentru convertoarele de putere in comutatie, pe langa randamentul sporit.

Factorul de putere unitate in cazul unei simple retele cu un singur port, cere ca schimbarea de faza intre tensiunea “U” si curentul “I” sa fie zero, iar curentul “I” sa fie fara distorsiuni armonice. In termeni de circuit aceste cerinte implica 313i81d existenta unei impedante de intrare asemanatoare unui rezistor linear, astfel spus un port linear de ordin “zero”.

Pentru corectia factorului de putere (PFC) sunt utilizate circuite in comutatie in diverse topologii.

In aceasta lucrare prezentam suficiente conditii pentru care o retea in comutatie are o impedanta de intrare de ordin “zero”. Vom analiza deasemenea cateva retele simple de ordin “zero” care formeaza baza unei game de circuite PFC folosite in practica in generatoarele de putere. Pentru a ilustra utilitatea noii teorii vom prezenta cateva noi posibilitati pentru PFC prin aplicarea dualitatii.

Asa cum se va vedea impedanta de intrare de ordin “zero” este necesara la frecvente joase pentru PFC. Deci am putea exploata condensatorii inchisi periodic sau inductorii deschisi pentru a crea circuite care dau impedanta de intrare de ordin “zero” pentru operatii de frecventa joasa. Componentele de frecventa inalta (aproape si peste frecventa de comutatie) sunt de obicei inlaturate prin filtrare, principala preocupare ramane pentru frecventele joase.

DEFINITIA 1

DEFINITIA 2

Un condensator in comutatie de ordin “zero” este un condensator care formeaza periodic o bucla doar cu comutatoare inchise si/sau surse de tensiune.

Dupa definirea acestor importante elemente putem sa afirmam formal primul rezultat referitor la cerinta topologica a unei retele de ordin “zero”. Pentru a evita orce confuzie trebuie sa spunem ca orce retea de ordin “zero” nu implica in general o impedanta de ordin “zero”.

Teorema 1

Presupunem ca toti condensatorii au “curent finit” si ca toate inductoarele au “tensiune finita”. Un circuit de convertor in comutatie este de ordin “zero” daca este compus numai din inductoare de comutatie de ordin “zero”, condensatoare de comutatie de ordin “zero” si comutatoare.

Cel mai simplu convertor in comutatie de ordin “zero” consta intr-un inductor si doua comutatoare. Motivul pentru care alegem inductorul in locul condensatorului este ca intrarea este o sursa de tensiune si iesirea este un condensator, amandoua putand fi comutate rapid de un inductor (nu de un condensator).

Cel putin doua comutatoare ON/OFF complementare sunt necesare pentru ca inductorul nu poate fi lasat deschis in timp ce curentul curge. Acestea duc la trei topologii posibile care sunt foarte bine cunoscute:

convertor coborator de tensiune (buck),

convertor inversor de tensiune (buck-boost)

convertor ridicator de tensiune (boost)

Din teorema 1 inductorul trebuie sa fie de ordin “zero”. Deci trebuie sa existe un subinterval intr-o perioada de comutatie in care intreruperea este formata exclusiv din inductor si de cele doua comutatoare deschise. Aceasta corespunde la bine-cunoscutul mod de operare discontinuu (cu curent ‘ntrerupt).