Кіріспе

Фазалық басқару (PFC), сондай-ақ фазалық кесу немесе фазалық бұрышпен басқару деп те аталады, – бұл айнымалы ток кернеулеріне қолданылатын қуатты шектеу әдісі. Ол тиристор, SCR, триак, тиратрон сияқты немесе басқа да қақпалы диодтарды қолданылатын толқынның белгілі бір фазалық бұрышында өткізгіштікке қосып, одан шығару арқылы жұмыс істейді.

Шолу

Фазалық басқару (PFC) электрмен жабдықтаутың жүктемесіне беретін кернеу, ток немесе қуат мөлшерін басқару үшін жиі қолданылады. Ол шығыстағы орташа мәнді жасау үшін осылай етеді. Егер жабдықтау тұрақты ток шығаратын болса, оның уақыт базасы жабдықтауды қашан қосуға немесе өшіруге шешім қабылдауда маңызды емес, себебі қосылатын және өшірілетін мән үздіксіз болады. PFC импульстік ендік модуляциясынан (PWM) сондай-ақ, модульденген толқынды шығаратын жабдықтауларды басқару арқылы ерекшеленеді, мысалы, ұлттық желі шығаратын синусоидты айнымалы ток толқыны. Мұнда, белгілі бір мәнге жету үшін жабдықтау модуляция циклының дұрыс орнында қосылып, өшірілуі маңызды болады; мысалы, циклдің уақыт базасы ескерілмесе, контроллер толқынның ең жоғарғы нүктесінде немесе ең төменгі нүктесінде қосылуы мүмкін. Фазалық басқару контроллерлері өздерінің атауын кіріс модуляция циклының белгілі бір фазасында шығыс импульсын іске қосу қабілетінен алған. Қысқасы, PFC – кірістегі модуляциямен синхронды жұмыс істей алатын контроллер. Көптеген фазалық басқару контроллерлері басқару элементтері ретінде тиристорларды немесе басқа да қатты күйдегі коммутациялық құрылғыларды пайдаланады. Тиристорлық контроллерлер қақпаны өшіру (GTO) тиристорларын қолдануы мүмкін, бұл контроллерге шығуды қашан қосу ғана емес, сонымен қатар қашан өшіруге болатынын шешуге мүмкіндік береді, толқын келесі нөлдік өтуге қайтып оралуын күтудің орнына.

Шығысты қысқарту

Фазалық қоректендірілген контроллер, мысалы, бук топологиясы бойынша ауыстырылған режимдегі қуат көзі, кіріс кернеуінен аспайтын, және басқару элементтеріндегі жоғалтуларды ескере отырып, шығыс кернеуін ғана бере алады. Модуляция әр циклда болжамды немесе қайталанатын болса, мысалы, ұлттық желідегі айнымалы ток желісінде, кірістен төмен шығыс кернеу алу үшін фазалық қоректендіруді басқару кіріс модуляция циклінің белгілі бір фазалық бұрышында өшіріледі. Құрылғыны модуляция циклы басталғаннан кейін 0 градустан артық фазалық бұрышта қосу арқылы, әр циклдағы жалпы энергияның бір бөлігі шығысқа жетеді.

"Қосу" дегеніміз - төмендету

"Қоздыру" әсеріне қол жеткізу үшін, PFC схемалары кірістегі максималды мән номиналды шығыс талаптарынан артық болуы үшін төмендетілуі керек. Қуат көзі алғаш қосылғанда немесе номиналды жағдайларда жұмыс істегенде, басқару құрылғысы үнемі кірісінің 100% -ынан кемін береді. Қоздыру қажет болғанда, басқару құрылғысы қол жетімді максималды кірістің 100% -ына жақын пайызды береді. Желілік қуатпен жұмыс істейтін фазалық басқарушыларды төмендету маңызды, себебі олар көбінесе жылыту элементтері сияқты кедергілік жүктемелерді басқару үшін қолданылады. Уақыт өте келе жылыту элементтерінің кедергісі артуы мүмкін. Мұны ескеру үшін, фазалық басқарушы элемент арқылы бірдей жылыту тогын өткізу үшін белгілі бір деңгейде қосымша кернеуді беруге қабілетті болуы керек. Мұны іске асырудың жалғыз жолы – элементтер алғаш орнатылғанда кіріс модуляция циклінің 100% -ынан кемін қажет ету үшін схеманы жасау, содан кейін элементтер тоза бастағанда кіріс модуляция циклінің 100% -ын беруге қарай біртіндеп ашу.

Қолданбалар

Ең көп таралған қолданылуы – тұрмыстық жарықтандыруды басқаруға арналған диммерлерде. Бұрын өнеркәсіптік қолданыстарда мұндай элементтерді қуатпен жабдықтау үшін өте қымбат және ауыр көп орамды трансформаторлар қолданылды, ал тиісті орамды орам элементке қажетті температураны жасау үшін қосылды. Бұл температураны дәлдікпен реттеу мүмкіндігін қолданылатын орам комбинацияларының санымен шектеді. Олар көбінесе электр пештері мен қоршауларға арналған басқару құрылдарында қолданылады. Қазіргі заманғы, әдетте жоғары қуатты жабдықтарда трансформатор фазалық басқару құрылғысымен ауыстырылады, ол жүктемені тікелей желіге қосады, нәтижесінде жүйе айтарлықтай арзан және жеңіл болады. Дегенмен, бұл әдіс көбінесе онысыз жұмыс істеу мүмкін емес жабдықтарда қолданумен шектеледі. Себебі желілік трансформаторды алып тастау жүктеменің кіріспен электр байланысын қамтамасыз етеді. Өнеркәсіптік пештер мен қоршаулар үшін кіріс көбінесе ұлттық желідегі айнымалы ток болып табылады, ол өзі жерге электрлік сілтеме жасалған. Басқару құрылғысының шығысы жерге сілтеме жасалғандықтан, пайдаланушының жермен және шығыс терминалдарының бірімен тікелей жанасуы электр тогының соққысын алу қаупін тудырады. Көптеген жоғары қуатты жабдықтар үш фазалы 415 В желісінен жұмыс істейді, жоғары ток кірістеріне ие және кез келген корпус немесе каркас жерге қосылған (жерленген) болса, бұл қауіп мұқият бағалануы керек.

Тарих

Фазалық басқарушыларға алғашқы патент 1912 жылы алынған. Дегенмен, оны іске асыру 1920 жылдары ғана мүмкін болды, басқару торы бар сынаптық доға клапандары қолжетімді болған кезде. Сынаптық доға клапандарының шектеулеріне байланысты, бұл кернеуді реттеу әдісі сол кезде кеңінен қолданылмады. 1950 жылдардың соңында жартылай өткізгіш тиристорлар ойдағыдай табылып, осыдан кейін кеңінен таралды.