從表象看本質(zhì),PFC真的能節(jié)能嗎?
發(fā)布時(shí)間:2014-09-08 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】PFC的書面含義相信大家都知道,其最大的作用就是能夠很大程度上對電能進(jìn)行節(jié)省。但是事實(shí)上的PFC真的能做到100%的節(jié)能嗎?哪些因素制約著它,同時(shí)目前的PFC技術(shù)又遇見了哪些瓶頸呢?
PFC的概念相信大家都不陌生。他是功率因數(shù)校正的縮寫,指的是有效功率與總耗電量之間的一種關(guān)系,我們可以理解為有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值。也就是說,PFC能夠很準(zhǔn)確的測量電力的有效利用率,PFC的數(shù)值越大就代表著電力的利用率越高。目前的PFC分類有兩種,一種是主動式PFC,另一種是被動式PFC。
被動式PFC
在被動式PFC當(dāng)中,采用交流輸入的基波電流與電壓之間相位差來提高功率因數(shù)。在被動式PFC當(dāng)中又包含兩種小分類,靜音式被動PFC和非靜音式被動PFC。被動式PFC的功率因數(shù)只能達(dá)到0.7~0.8,一般在高壓濾波電容附近。
主動式PFC
主動式PFC體積小,由電感和電容組成,并且需要專用的IC來進(jìn)行電流的波形調(diào)整,并對電流電壓間的相位差進(jìn)行補(bǔ)償。主動式PFC可以達(dá)到較高的功率因數(shù)──通常可達(dá)98%以上,但成本也相對較高。此外,主動式PFC還可用作輔助電源,因此在使用主動式PFC電路中,往往不需要待機(jī)變壓器,而且主動式PFC輸出直流電壓的紋波很小,這種電源不必采用很大容量的濾波電容。
我們使用220V市電是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,流過阻性負(fù)載的電流也是一個(gè)同相位的正弦波,但由于電源整流器是非線性元件,使輸入的交流電流產(chǎn)生畸變,呈脈沖狀,造成的嚴(yán)重后果是諧波對電網(wǎng)的危害作用,變電設(shè)備損壞,電能效率降低,能源浪費(fèi);在三相電路中,中線流過三相三次諧波電流的疊加,使中線過流而損壞等等。功率因素控制(PFC)就是采取一定措施使電流波形相位接近電壓波形。
PFC的作用
由于PFC的特性,其最大的作用就是能夠很大程度上對電能進(jìn)行節(jié)省。也就是讓電網(wǎng)中的能源盡可能被100%利用,但是實(shí)際中做不到,只可以接近,比如PFC 99% 等,也就是說有用功越多越好,無用功越小越好。功率因數(shù)低,偕波含量太高,對電網(wǎng)的沖擊就大,嚴(yán)重時(shí)會影響到其他電器的正常工作!!
PFC的普及瓶頸:
1、效率太低,目前非軟開關(guān)的一般僅為94%左右,最好的也就97%左右。
2、電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及高昂的成本,特別是三相電路更是如此。這也導(dǎo)致了單相的PFC盡管已經(jīng)有幾十種專用PFC控制IC,但還沒普及;三相PFC的在國內(nèi)則連成熟的工業(yè)化應(yīng)用都沒有,也沒有形成批量生產(chǎn)。
關(guān)于PFC的作用,我們可以進(jìn)行一個(gè)實(shí)際的舉例來為大家說明。 假如現(xiàn)在有一臺發(fā)電機(jī),它最大能輸出120VAC,15A的電流,即它的輸出功率最大是120×15=1800W, 現(xiàn)在如果有一臺PF(power factor)很低的電源接到發(fā)電機(jī)上, 該電源的效率是98%,PF是55%, 那么該電源的輸出端能提供的最大功率是: 1800×0.98×0.55=970W, 如果PF提高到99%, 電源的輸出端能提供的最大功率就會提升到:
1800×0.98×0.99=1746W。這樣,對于同一個(gè)電源輸出功率, 高的PF電源,對發(fā)電機(jī)的容量要求就會降低; 同樣,對于同一個(gè)發(fā)電機(jī),它用有限的功率,能同時(shí)供電給更多的電源; 這樣,由于往返發(fā)電機(jī)與電源之間電線上的諧波電流造成的損耗也相應(yīng)會減少。
雖然從理論上來看,PFC能夠?yàn)槲覀儙砗芏嗟暮锰?。但?shí)際上,在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中其并不能真正起到節(jié)省電能的效果。它還會導(dǎo)致效率的降低.不管是有源PFC還是無源PFC電路,都會加大用戶的有功損耗。舉個(gè)例子說吧,目前的最高效率APFC的效率約為97%,那么如果采用了該P(yáng)FC電路,每個(gè)月就得多用電3%!
但是為何很多國家還是鼓勵(lì)電路當(dāng)中附帶PFC呢?主要是因?yàn)镻FC電路對變電站來說是有利的。舉例來說, 原來的PF值為0.6,通過PFC提高到0.95,則變電站的變壓器容量可以降低近1/3!國家可以少建1/3的電廠!另外一個(gè)作用就是減少電網(wǎng)的諧波污染。
本篇文章從PFC的概念講起,分別介紹了PFC的兩種小分類,并對PFC的作用進(jìn)行了介紹。PFC雖然能夠節(jié)省電能,但是由于成本高效率低,并沒有得到大面積的推廣,希望隨著技術(shù)的發(fā)展,PFC技術(shù)能夠取得長足的進(jìn)步,變得更容易被市場所接收。
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