اصلاح ضریب توان یا PFC چیست؟
اصلاح ضریب توان یا PFC برای بهبود نسبت توان ظاهری به توان واقعی است. ضریب توان در مدل های غیر PFC حدود 0.4 تا 0.6 است. در مدل های دارای مدار PFC، ضریب توان می تواند به بالای 0.95 برسد. فرمول های محاسبه به شرح زیر است
توان ظاهری = ولتاژ ورودی x جریان ورودی (VA)، توان واقعی = ولتاژ ورودی x جریان ورودی x ضریب توان (W).
از نقطه نظر سازگاری با محیط زیست، نیروگاه برای تامین مداوم برق نیاز به تولید توانی بالاتر از توان ظاهری دارد. استفاده واقعی از برق با توان واقعی تعریف می شود. با فرض ضریب توان 0.5، نیروگاه باید بیش از 2WVA تولید کند تا مصرف برق واقعی 1W را برآورده کند. در مقابل، اگر ضریب توان 0.95 باشد، نیروگاه فقط نیاز به تولید بیش از 1.06 VA برای تامین توان واقعی 1W دارد، در صرفه جویی در انرژی با عملکرد PFC موثرتر خواهد بود.
توپولوژی های فعال PFC را می توان به PFC فعال تک مرحله ای و PFC فعال دو مرحله ای تقسیم کرد.
چرا اصلاح ضریب توان مهم است؟
هدف بهبود ضریب توان، بهره‌برداری بهینه از انرژی الکتریکی، کاهش هزینه قبض برق و کاهش تلفات توان است. به عبارت دیگر، می‌توان به دلایل زیر برای بهبود ضریب توان اشاره کرد
• اگر ضریب توان به واحد نزدیک باشد، برای توان ظاهری مشابه، می‌توان بار بیشتری به ترانسفورماتورها متصل کرد.
• اگر ضریب توان بالا باشد، می‌توان از جریمه‌هایی که توسط شرکت برق تعیین می‌شود جلوگیری کرد.
• برآورد اندازه بهینه کابل‌های برق به مقدار ضریب توان وابسته است. ضریب توان کم منجر به تلفات مسی بیشتر می‌شود و افت ولتاژ بیشتر در طول خط به وجود خواهد آورد. با اصلاح ضریب توان، این افت ولتاژ کم شده و اندازه و در نتیجه هزینه تجهیزات کم می‌شود.
• کاهش مصرف توان به دلیل افزایش بهره‌وری، منجر به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و کاهش مصرف سوخت نیروگاه‌ها می‌شود.
اصلاح ضریب توان غیرفعال
این روش یک روش ساده برای اصلاح ضریب توان در بارهای خطی است که اصولاً با استفاده از بانک‌های خازنی صورت می‌گیرد. ولی این روش به اندازه اصلاح ضریب توان فعال مؤثر نمی باشد. هرچند این روش به دلیل سادگی و کم‌هزینگی آن در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد اما در این روش وارد و خارج کردن خازن‌ها از مدار موجب به وجود آمدن جریان‌های هارمونیکی می‌شوند و این عیب یکی از دلایلی است که تمایل برای استفاده از موتورهای سنکرون یا اصلاح ضریب توان فعال هنوز وجود دارد.
اصلاح ضریب توان فعال
اصلاح ضریب توان فعال (active PFC) یک سیستم الکترونیک قدرت است که میزان جریان کشیده شده توسط هر بار را به منظور نزدیک کردن هرچه بیشتر ضریب توان به یک کنترل میکند. در اکثر موارد سیستم اصلاح ضریب توان فعال اینگونه عمل میکند که با کنترل جریان ورودی شکل موج جریان را هر چه بیشتر به شکل موج ولتاژ نزدیک میکند. سیستم اصلاح ضریب توان فعال می‌تواند به صورت یک طبقه یا چند طبقه عمل کرده و ضریب توان را به حدود ۰٫۹۹ نزدیک کند.