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电源应用之谐波电流解析

苏州金螳螂建筑装饰通讯 2024-12-21 0

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当前抑制方法可分为有源滤波与无源滤波两种。
个中,前者的滤波效果更好,但其技能较为繁芜,在实际运用中有一定的设计难度;后者无源滤波的方法也能够进行谐波抑制,还可以起到无功补偿的效果,但其掌握效果远不及有源滤波。

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金升阳凭借多年深耕电源行业的履历,针对开关电源产生的高频谐波,研发出高可靠的PFC集成电路,通过仿照测尝尝验及现场利用反馈,对电源功率因数性能不断优化提升,设计开拓出具有超强抑制谐波能力的主动式PFC电路的开关电源产品,如:LMF系列、LIF系列、LOF系列等,产品功率因数最高可达0.99,能够有效抑制高频谐波对周围设备造成的电磁滋扰,提高电网的电能利用率;

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(图片来自网络侵删)

开关电源产生谐波机理剖析

在开关电源的开关电路中,开关管只有两种事情状态:on和off。
此时,在输出电压中会存在与事情频率相对应的互换旗子暗记,这一谐波旗子暗记将会持续存在于输出电压中,当电流流经非线性负载:如容性或感性负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,从而产生谐波。

在电力系统中对谐波的抑制是通过减少或肃清注入系统的谐波电流,把谐波掌握在限定值之内,例如:将开关的掌握旗子暗记脉冲频率设置为:100kHz,可以看出:其输出基波的奇次分量3次谐波、5次谐波能量均存在。
其余,在上升沿和低落沿处,脉冲旗子暗记的电压变革速率很快,电流变革速率也很快;在此过程中会产生与掌握脉冲频率不同的高频分量。
可见,为了对开关电源的频率身分进行掌握,进行开关电源设计时该当根据设计须要合理选择开关掌握脉冲,其余,还该当降落掌握脉冲的速率。

谐波电流的危害

近年来,由谐波引起的各种故障和事件不断发生,谐波危害的严重性引起了人们高度的关注。
开关电源产生的谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面:

开关电源谐波电流抑制方法

1、利用EMI滤波器

EMI滤波技能能够对尖脉冲滋扰履行有效抑制,可以有效滤除传导滋扰以及辐射滋扰。
图4给出了一种EMI滤波器,它是由电容和电感组成的;将其接在开关电源的输入端,高频旁路电容为C1、C5,其浸染是将输入电源线之间的差模滋扰滤除掉;L1、C3、C4与L2、C3、C4对电路中的共模滋扰进行滤除;实际测试表明,当合理选择元器件的参数时,EMI滤波器能够实现较好的开关电源谐波抑制效果。

2、利用无源功率因数校正电路

上节中先容的EMI滤波电路抑制谐波,只管它能够对传导和辐射滋扰进行有效抑制,但是对输入电流波形畸变一筹莫展。
以是,要想将电流中的谐波含量大大降落,须要对桥式整流电容滤波电路进行剖析,找出其输入特性并进行必要的改进。

图5右侧为无源功率因数校正电路中的一种,其元件包括电容和二极管;当电路稳定后,由于整流二极管的导通韶光得到了延长,以是输入电流谐波也会得到有效的改进。

3、利用有源功率因数校正电路

与无源功率因数校正电路不同,有源功率因数校正电路中利用的是脉宽调制策略,其掌握效果要明显优于无源功率因数校正电路。
其输入电流能够校正为正弦波,谐波含量在10%以内,功率因数也能够被校正到靠近于1。

图6给出了一种有源功率因数校正的简化电路,采取双环掌握;个中,外环对输出电压进行掌握,内环对电感电流进行掌握;采纳得当的掌握策略可以担保电感的峰值电流跟踪上VDC的变革,从而实现具有正弦波形式的均匀电流。

图7为另一种有源功率因数校正电路,采取的是BOOST升压式PFC集成电路,对其事情事理进行剖析:当接通工频互换电后,通过桥式整流电路,输入电压给C1充电,当电容上的电压升高到一定数值,将会启动PFC电路主控IC,从IC的GATE脚会给出相应的PWM脉冲,随后该脉冲驱动MOS管Q1,使其事情在开关状态;通过取样电阻R3和R4,取样值被送入到IC电压环比较器中;同时,当电压送到IC电流检测比较器中后,经由内部的加法器,可以得到一个偏差旗子暗记,该旗子暗记对PWM脉冲输出进行调节,掌握L1上的电流,使得输入电流波形跟随输入电压,以便达到功率成分靠近为1。

开关电源谐波电流认证标准

为了确保电源产品的谐波电流在标准范围内,达到干系设计哀求,我们引入开关电源谐波电流标准:

测试条件:按照GB17625.1-2003(IEC 61000-3-2:2001, IDT)进行考验。

a.受试样品须进行初始检测。

b.额定功率75W及以上的开关电源须要进行此项测试(将来可能是50W及以上)。

c.根据不同电源产品可分为A、B、C、D级ITE(详见GB17625.1-2003中“5”)进行测试。

d.输入电压及频率,一样平常取额定输入电压及频率进行测试(如100V-60HZ;240V-50HZ)。
输出端接与额定最大负载相称的电阻。
在开机动作后第一个10S内谐波电流和功率不予以考虑。
被测试设备不应在待机模式下超过任何不雅观测周期的10%(详见GB17625.1-2003 中“623.2”)。

e.试验电源的哀求:

——试验电压的变革范围应保持在额定电压的±2.0%之内,频率变革范围应保持在±0.5%之内;三相试验电源的每一对相电压基波之间的相位角应为120°±1.5。

——试验电压的谐波电流不应超过下列值:

总结

本文对开关电源产生谐波的事理进行剖析,由于其产生的谐波对电网的负面影响较大,须要采纳相应方法进行谐波抑制,末了磋商了抑制谐波的几种方法。
在进行谐波抑制过程中,金升阳电源以专业的研发团队,多年的产品及现场运用履历,针对性的给出了对应的办理方案。

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