Повышение коэффициента мощности выпрямителя с помощью входного пассивного фильтра

Статья в Elpub

Радиостроение. 2015; : 38-49

Повышение коэффициента мощности выпрямителя с помощью входного пассивного фильтра

Степанов А. В., Баранов Е. Н., Ермаков И. Ю.

Аннотация

В статье рассматривается проблема искажения формы сетевого тока выпрямителя, что приводит к уменьшению коэффициента мощности. На основе теоретических исследований разработана методика вычисления формы сетевого тока и его спектрального состава для выпрямителя с сглаживающим емкостным фильтром. Подтверждено, что увеличение емкости фильтра (уменьшение пульсаций выходного напряжения) приводит к существенному увеличению амплитуды неосновных гармоник во входном токе выпрямителя и снижению коэффициента мощности. С помощью пакета моделирования электронных схем Multisim исследовано влияние входного типового пассивного LC-фильтра на спектральный состав входного тока и коэффициент мощности. Показано, что использование пассивного фильтра снижает амплитуды неосновных гармоник и повышает коэффициент мощности. Однако коэффициент мощности повышается не более чем на 10%, что существенно меньше чем при использовании активного фильтра. Поэтому использование пассивных входных фильтров целесообразно только для маломощных устройств. DOI: 10.7463/rdopt.0615.0826082

Список литературы

1. Гусев В. Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника: учеб. для вузов / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2004. - 790 с.

2. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Силовая электроника: Учебник для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. 632 с.

3. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учебное пособие, изд. 5-е. М.: Изд-во «Юрайт», 2012. 672 с.

4. Рама Редди С. Основы силовой электроники. М.: Техносфера. 2006. 288 с.

5. Супер Кит Силовая электроника. Руководство разработчика. М.: Руководство разработчика. М.: Додэка XXI. 2006. 256 с.

6. ГОСТ Р 54149-2010 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

7. Чаплыгин Е.Е. Активный фильтр для подавления неактивных составляющих сетевого тока выпрямителей с емкостным фильтром// Электричество. 2015. № 8. с. 38-44.

8. Nedeljokovic D., Nastran J., Voncina D., Ambrozic V. Synchronization of active power filter current reference to the network// IEEE Transactions on Industrial Electronics. 1999. Vol.46, № 2. P. 333-339.

9. Lamich M., Balsells J., Corbalan M., Sainz L., Fernandez C. Modeling harmonics of networks supplying nonlihear loads// IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics (ISJE). 2014. P. 2030-2034.

10. Электронный ресурсhttp://el-shema.ru/publ/pitanie/filtr_pitanija/5-1-0-37

Radio Engineering. 2015; : 38-49

Increasing the Rectifier Power Factor Through the Input Passive Filter

Stepanov A. V., Baranov E. N., Ermakov I. Yu.

Abstract

The cutting-edge IT devices widely use rectifiers (secondary power supply sources). The literature gives fairly good considerations concerning the secondary power supply design. At the same time, the impact of the rectifier performance on the line current and on the quality of electric power is less studied. Capacitive filters used to smooth the output voltage cause distortions of the input current. Such rectifiers consume the short pulse current from the line at the interval of charging capacity, thereby leading to emerging minority harmonic components in the input current; these components are multiple of majority harmonics.
This lowers a power factor of the rectifier and deteriorates quality of line power. To increase the power factor and reduce the amplitude of minority harmonics of the input current, are used passive and active input filters. Passive input filters are used for small loads of low power. The paper proposes a technique to calculate the rectifier input current waveform and its spectral composition, which is necessary for calculating the parameters of a passive noise filter. The analysis of the efficiency of a typical passive filter to improve power factor and reduce minority harmonics of the line current has been conducted. The simulation has shown that passive noise filter at the input of the rectifier increases the power factor by less than 10%, that is significantly less than in using the active filter.

References

1. Gusev V. G., Gusev Yu.M. Elektronika i mikroprotsessornaya tekhnika: ucheb. dlya vuzov / V. G. Gusev, Yu. M. Gusev. - 3-e izd. pererab. i dop. - M.: Vyssh. shk., 2004. - 790 s.

2. Rozanov Yu.K., Ryabchitskii M.V., Kvasnyuk A.A. Silovaya elektronika: Uchebnik dlya vuzov. M.: Izdatel'skii dom MEI, 2007. 632 s.

3. Zinov'ev G.S. Osnovy silovoi elektroniki: Uchebnoe posobie, izd. 5-e. M.: Izd-vo «Yurait», 2012. 672 s.

4. Rama Reddi S. Osnovy silovoi elektroniki. M.: Tekhnosfera. 2006. 288 s.

5. Super Kit Silovaya elektronika. Rukovodstvo razrabotchika. M.: Rukovodstvo razrabotchika. M.: Dodeka XXI. 2006. 256 s.

6. GOST R 54149-2010 Normy kachestva elektricheskoi energii v sistemakh elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya.

7. Chaplygin E.E. Aktivnyi fil'tr dlya podavleniya neaktivnykh sostavlyayushchikh setevogo toka vypryamitelei s emkostnym fil'trom// Elektrichestvo. 2015. № 8. s. 38-44.

10. Elektronnyi resurshttp://el-shema.ru/publ/pitanie/filtr_pitanija/5-1-0-37