ฉันจะปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์ได้อย่างไร?

ในฐานะซัพพลายเออร์อินเวอร์เตอร์ ฉันมักจะพบกับลูกค้าที่มีความกังวลเกี่ยวกับการปรับปรุงตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์ ค่าตัวประกอบกำลังสูงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ ลดต้นทุนค่าไฟฟ้า และลดผลกระทบต่อโครงข่ายไฟฟ้าให้เหลือน้อยที่สุด ในโพสต์บนบล็อกนี้ ฉันจะแบ่งปันวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์

ทำความเข้าใจกับตัวประกอบกำลัง

ก่อนที่จะเจาะลึกวิธีการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง จำเป็นต้องเข้าใจว่าตัวประกอบกำลังคืออะไร ตัวประกอบกำลัง (PF) คืออัตราส่วนของกำลังจริง (P) ซึ่งเป็นกำลังที่ใช้งานจริงต่อกำลังปรากฏ (S) ซึ่งเป็นผลคูณของแรงดันและกระแส ในทางคณิตศาสตร์จะแสดงเป็น PF = P/S ค่าตัวประกอบกำลัง 1 (หรือ 100%) บ่งชี้ว่ากำลังไฟฟ้าทั้งหมดที่จ่ายไปมีการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ค่าตัวประกอบกำลังที่ต่ำกว่าหมายความว่ากำลังส่วนสำคัญจะสูญเปล่าไปในรูปของกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ

พลังงานรีแอกทีฟจำเป็นต่อการสร้างและรักษาสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในโหลดอุปนัย เช่น มอเตอร์ หม้อแปลง และไฟส่องสว่างบางประเภท เมื่ออินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับโหลดที่มีตัวประกอบกำลังต่ำ อินเวอร์เตอร์จะต้องดึงกระแสไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานมากขึ้นเพื่อจ่ายพลังงานจริงในปริมาณเท่าเดิม ส่งผลให้ระบบไฟฟ้าสูญเสียมากขึ้นและค่าไฟฟ้าก็สูงขึ้น

สาเหตุของปัจจัยพลังงานต่ำในอินเวอร์เตอร์

มีหลายปัจจัยที่สามารถส่งผลให้อินเวอร์เตอร์มีค่าตัวประกอบกำลังต่ำ:

1. โหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้น: อินเวอร์เตอร์มักใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้น เช่น คอมพิวเตอร์ ไดรฟ์ความถี่แปรผัน และไฟ LED โหลดเหล่านี้ดึงกระแสเป็นพัลส์สั้น ซึ่งสร้างกระแสฮาร์มอนิก ฮาร์โมนิคสามารถบิดเบือนรูปคลื่นของแรงดันและกระแส ส่งผลให้ตัวประกอบกำลังต่ำลง
2. โหลดอุปนัย: การใช้งานทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์จำนวนมากใช้โหลดแบบเหนี่ยวนำซึ่งมีตัวประกอบกำลังที่ล้าหลัง เมื่ออินเวอร์เตอร์เชื่อมต่อกับโหลดแบบเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้าจะล่าช้ากว่าแรงดันไฟฟ้า ส่งผลให้พลังงานรีแอกทีฟไหลเข้าสู่ระบบ
3. การออกแบบอินเวอร์เตอร์: การออกแบบภายในของอินเวอร์เตอร์อาจส่งผลต่อตัวประกอบกำลังของมันด้วย อินเวอร์เตอร์รุ่นเก่าหรือคุณภาพต่ำกว่าบางตัวอาจมีตัวประกอบกำลังต่ำกว่าเนื่องจากวงจรการแปลงพลังงานไม่มีประสิทธิภาพหรืออัลกอริธึมการควบคุมไม่ดี

วิธีการปรับปรุงตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์

1. ใช้วงจรแก้ไขตัวประกอบกำลัง (PFC)

หนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการปรับปรุงตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์คือการใช้วงจรแก้ไขตัวประกอบกำลัง วงจร PFC สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ Passive PFC และ Active PFC

• PFC แบบพาสซีฟ: วงจร PFC แบบพาสซีฟใช้ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุเพื่อแก้ไขตัวประกอบกำลัง ค่อนข้างง่ายและราคาไม่แพง แต่มีประสิทธิภาพจำกัดในการแก้ไขตัวประกอบกำลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูง โดยทั่วไปวงจร PFC แบบพาสซีฟสามารถปรับปรุงตัวประกอบกำลังได้ประมาณ 0.9 - 0.95
• PFC ที่ใช้งานอยู่: วงจร PFC แบบแอคทีฟใช้ตัวแปลงสวิตชิ่งเพื่อควบคุมกระแสอินพุตและทำให้เป็นไปตามรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าอินพุต ส่งผลให้ค่าตัวประกอบกำลังใกล้เคียงกับ 1 วงจร Active PFC มีความซับซ้อนและมีราคาแพงกว่าวงจร PFC แบบพาสซีฟ แต่ให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าและเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นของเรา6SL3210 - 5BE32 - 2UV0 อินเวอร์เตอร์ 22KWมาพร้อมกับวงจร Active PFC ขั้นสูง ซึ่งสามารถปรับปรุงตัวประกอบกำลังและลดการใช้พลังงานได้อย่างมาก

2. เลือกอินเวอร์เตอร์ที่เหมาะสมสำหรับโหลด

การเลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีขนาดเหมาะสมและได้รับการออกแบบสำหรับโหลดเฉพาะยังสามารถช่วยปรับปรุงตัวประกอบกำลังได้อีกด้วย เมื่อเลือกอินเวอร์เตอร์ ให้พิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:

• ประเภทโหลด: โหลดประเภทต่างๆ มีลักษณะเฉพาะตัวประกอบกำลังที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น โหลดตัวต้านทานมีค่าตัวประกอบกำลังเป็น 1 ในขณะที่โหลดอุปนัยและโหลดแบบคาปาซิทีฟมีค่าตัวประกอบกำลังที่ล้าหลังและนำตามลำดับ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เลือกอินเวอร์เตอร์ที่สามารถรองรับประเภทโหลดเฉพาะและแก้ไขตัวประกอบกำลังให้เหมาะสม
• ความสามารถในการรับน้ำหนัก: เลือกอินเวอร์เตอร์ที่มีความจุตรงกับข้อกำหนดด้านโหลด อินเวอร์เตอร์ขนาดใหญ่อาจทำงานที่โหลดแฟคเตอร์ต่ำ ซึ่งอาจส่งผลให้ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ต่ำลง ในทางกลับกัน อินเวอร์เตอร์ที่มีขนาดเล็กเกินไปอาจไม่สามารถรองรับโหลดได้อย่างเหมาะสม ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและประสิทธิภาพลดลง ของเราFR - E720 - อินเวอร์เตอร์ 2.2K 3PH 2.2KWได้รับการออกแบบมาเพื่อมอบประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับโหลดขนาดเล็กถึงขนาดกลาง ทำให้มั่นใจได้ถึงค่าตัวประกอบกำลังสูงและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

3. ใช้การกรองฮาร์มอนิก

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ฮาร์โมนิคอาจทำให้ตัวประกอบกำลังลดลงอย่างมาก เพื่อลดผลกระทบของฮาร์โมนิค สามารถติดตั้งตัวกรองฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้าได้ ตัวกรองฮาร์มอนิกได้รับการออกแบบมาเพื่อดูดซับหรือปิดกั้นความถี่ฮาร์มอนิกเฉพาะ ซึ่งช่วยลดความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกและปรับปรุงตัวประกอบกำลัง

ตัวกรองฮาร์มอนิกมีสองประเภทหลัก: ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟและตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ

• ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ: ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟใช้ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ และตัวต้านทานเพื่อสร้างวงจรเรโซแนนซ์ที่ดูดซับความถี่ฮาร์มอนิกจำเพาะ ค่อนข้างง่ายและราคาไม่แพง แต่มีลักษณะการกรองคงที่และอาจไม่ได้ผลในทุกสถานการณ์
• ตัวกรองฮาร์มอนิกที่ใช้งานอยู่: ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอกทีฟใช้อิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อสร้างกระแสชดเชยที่มีขนาดเท่ากัน แต่มีเฟสตรงกันข้ามกับกระแสฮาร์มอนิก สิ่งนี้จะยกเลิกกระแสฮาร์มอนิกได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงตัวประกอบกำลัง ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟมีความยืดหยุ่นมากกว่าและสามารถปรับให้เข้ากับสภาวะโหลดที่เปลี่ยนแปลงได้ แต่ก็มีราคาแพงกว่าเช่นกัน

4. ปรับอัลกอริธึมควบคุมอินเวอร์เตอร์ให้เหมาะสม

อัลกอริธึมการควบคุมของอินเวอร์เตอร์มีบทบาทสำคัญในการกำหนดตัวประกอบกำลัง ด้วยการปรับอัลกอริธึมการควบคุมให้เหมาะสม อินเวอร์เตอร์จะสามารถควบคุมแรงดันเอาต์พุตและกระแสไฟฟ้าได้ดีขึ้น ลดกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟและปรับปรุงตัวประกอบกำลัง

อินเวอร์เตอร์สมัยใหม่ใช้อัลกอริธึมการควบคุมขั้นสูง เช่น การควบคุมเวกเตอร์และการควบคุมแรงบิดโดยตรง อัลกอริธึมเหล่านี้สามารถควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงตัวประกอบกำลังด้วย ตัวอย่างเช่นของเรา6SL3210 - 5BE13 - 7UV0 อินเวอร์เตอร์ 6SL3210 - 5BE13 - 7UV1ใช้อัลกอริธึมการควบคุมที่ทันสมัยซึ่งสามารถให้ค่าตัวประกอบกำลังสูงได้แม้ภายใต้สภาวะโหลดที่แตกต่างกัน

ประโยชน์ของการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง

การปรับปรุงตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์มีประโยชน์หลายประการ:

1. การประหยัดพลังงาน: ค่าตัวประกอบกำลังที่สูงขึ้นหมายความว่าพลังงานปฏิกิริยาจะถูกดึงออกมาจากแหล่งพลังงานน้อยลง ส่งผลให้การใช้พลังงานลดลงและลดค่าไฟฟ้า
2. ลดการสูญเสียของระบบ: โดยการลดกำลังรีแอกทีฟ กระแสที่ไหลผ่านระบบไฟฟ้าก็ลดลงด้วย สิ่งนี้นำไปสู่การสูญเสียที่ลดลงในสายเคเบิล หม้อแปลง และส่วนประกอบทางไฟฟ้าอื่น ๆ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ
3. ปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า: ตัวประกอบกำลังสูงช่วยลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและการบิดเบือนฮาร์มอนิก ปรับปรุงคุณภาพของพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับโหลด ซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและลดความเสี่ยงในการทำงานผิดพลาดได้
4. การปฏิบัติตามกฎระเบียบ: หลายประเทศและภูมิภาคมีข้อบังคับเกี่ยวกับค่าตัวประกอบกำลังของอุปกรณ์ไฟฟ้า ด้วยการปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์ คุณสามารถรับประกันการปฏิบัติตามกฎระเบียบเหล่านี้ และหลีกเลี่ยงบทลงโทษที่อาจเกิดขึ้น

บทสรุป

การปรับปรุงตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ การประหยัดต้นทุน และการปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า ด้วยการใช้วงจรแก้ไขตัวประกอบกำลัง การเลือกอินเวอร์เตอร์ที่เหมาะสมสำหรับโหลด การใช้การกรองฮาร์มอนิก และการปรับอัลกอริธึมการควบคุมให้เหมาะสม คุณจะสามารถเพิ่มตัวประกอบกำลังของอินเวอร์เตอร์ของคุณได้อย่างมาก

ในฐานะซัพพลายเออร์อินเวอร์เตอร์ เรามุ่งมั่นที่จะจัดหาอินเวอร์เตอร์คุณภาพสูงพร้อมประสิทธิภาพของตัวประกอบกำลังที่ยอดเยี่ยม หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของเราหรือต้องการความช่วยเหลือในการปรับปรุงตัวประกอบกำลังของระบบไฟฟ้าของคุณ โปรดติดต่อเราเพื่อขอการจัดซื้อและหารือเพิ่มเติม

อ้างอิง

• แชปแมน, เอสเจ (2012) พื้นฐานเครื่องจักรไฟฟ้า แมคกรอว์ - ฮิลล์
• โมฮาน เอ็น. อันเดแลนด์ TM และร็อบบินส์ ดับบลิวพี (2012) อิเล็กทรอนิกส์กำลัง: ตัวแปลง แอปพลิเคชัน และการออกแบบ จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์