Пристрої перетворення енергії, якими є імпульсні джерела живлення, якщо вони спроектовані без урахування їх впливу на електричну мережу живлення, негативно впливають як на роботу самої мережі, так і на роботу іншої апаратури, підключеної до цієї мережі. Низький коефіцієнт потужності при роботі такого пристрою є свідченням додаткового завантаження мережі живлення, збільшеного вмісту гармонік в споживаної струмі, збільшеного рівня перешкод як на вході перетворювача, так і на його виході. Відомо, що оптимальне навантаження для мережі створюється при коефіцієнті потужності а, рівному 1. Для електричної мережі живлення таке навантаження еквівалентна резистору, потребляющему, як відомо, тільки активну потужність (рис 3.27).

Рис. 3.27. Блок-схема імпульсного джерела живлення з коректором коефіцієнта потужності

Саме загальне визначення коефіцієнта потужності – це відношення величини активної (корисної) потужності, що відбирається від мережі, до величини повної (активної і реактивної) потужності. У загальному вигляді вираз для оцінки величини коефіцієнта потужності можна записати у вигляді:

I

де Р – величина потужності, що розсіюється на навантажувальними резисторами RH; £/мережі – Величина діючої напруги живильної мережі; /ети – Величина струму споживання від мережі живлення.

Коефіцієнт потужності (а) показує, яка частина споживаної з первинної мережі енергії йде на перетворення, а яка частина енергії не робить корисної роботи (реактивна складова), зокрема, змушуючи розробника апаратури щоб уникнути перегріву застосовувати з’єднувальні дроти зі збільшеним перетином.

На практиці відсутність коректора коефіцієнта потужності призводить до наступного. При традиційному побудові джерела живлення, коли його вхідні ланцюг містить випрямний міст і згладжує конденсатор (Реактивна навантаження), ток з мережі споживається короткочасно у вигляді коротких імпульсів, що збігаються з піковим значенням вхідної напруги, при цьому в мережі з’являються вищі гармоніки струму і спотворюється форма напруги мережі (рис. 3.28).

Відомо, що основну небезпеку представляють всі кратні третьої гармоніки струму [15]. Ці гармоніки з кожної фази підсумовуються в нульовому провіднику трифазної мережі, що може призвести до його перегріву і навіть до загоряння електричної ізоляції. Завдання коректора коефіцієнта потужності полягає в тому, щоб сформувати вхідний струм джерела живлення синусоїдальної форми, по фазі повністю співпадає з вхідним напругою, тобто фактично спроектувати пристрій так, щоб джерело живлення по відношенню до первинної мережі живлення був активним навантаженням.

Найчастіше схему коректора коефіцієнта потужності створюють на основі підвищувального регулятора (стабілізатора) напруги.

Рис. 3.28. Епюри напруги і струму в мережі живлення змінного струму при роботі імпульсного джерела живлення (постійна π – 3,14159 …)

Рис. 3.29. Функціональна схема імпульсного джерела живлення з корекцією коефіцієнта потужності

На рис. 3.29 представлена ​​спрощена функціональна схема імпульсного джерела живлення з вбудованим блоком коректора коефіцієнта потужності. При роботі цього імпульсного джерела живлення транзистор Т перемикається з частотою, набагато більшої частоти живильної мережі (більше 20 кГц, 50 Гц, відповідно). Отже, струм дроселя L і струм мережі містять високочастотну складову. Аналоговий перемножувач створює аналоговий сигнал синусоїдальної форми, перемножая випрямлена мережеве напруга з частиною вихідної напруги коректора. У результаті на виході аналогового перемножувача формується імпульс струму, що повторює форму випрямленої напруги і амплітуду, залежну від вихідної напруги (рис. 3.30).

Схема управління, реалізована за даним принципом, дозволяє отримувати струм, що відбирається від мережі близьким до синусоїді і, крім того, підтримувати стабільним значення величини постійної напруги на навантаженні коректора RH.

Рис. 3.30. Епюри напруги і струму в мережі змінного струму при роботі імпульсного джерела живлення з коректором коефіцієнта потужності

Джерело: Білоус О.І., Єфименко С.А., Турцевич А.С., Напівпровідникова силова електроніка, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. кол. вкл.