Ano ang mga Harmonics sa LED power supply/LED driver?

Sa isang mainam na sistema ng kuryente, ang boltahe at kasalukuyang dapat maging perpekto, makinis na mga alon ng sine (na kilala bilang pangunahing alon, na may dalas ng 50Hz o 60Hz). Gayunpaman, sa katotohanan, maraming mga de -koryenteng aparato (tulad ng LED power supply) "marumi" ang perpektong alon na ito, na nagiging sanhi ng kasalukuyang alon na maging baluktot at hindi na isang maayos na alon ng sine.

Sa matematika, ang baluktot na alon na ito ay maaaring masira sa isang 50Hz/60Hz pangunahing alon at isang serye ng mga sine waves na ang mga frequency ay mga integer multiple ng pangunahing dalas (e.g., 100Hz, 150Hz, 200Hz ...). Ang mga high-frequency sine waves na ito ay tinatawag na harmonika.

2nd harmonic: Ang dalas ay 2 beses ang pangunahing (100Hz/120Hz)

3rd harmonic: Ang dalas ay 3 beses ang pangunahing (150Hz/180Hz)

Ika -5 harmonic: Ang dalas ay 5 beses ang pangunahing (250Hz/300Hz)

... at iba pa.

Tukoy na Sanhi sa Mga Kagamitan sa Power Power:

Ang mga modernong suplay ng kuryente ng LED ay karaniwang gumagamit ng teknolohiyang nakabukas na mode na Power Supply (SMPS). Ang isang pangunahing bahagi ng pag -convert ng alternating kasalukuyang (AC) upang idirekta ang kasalukuyang (DC) para sa mga LED chips ay ang pagwawasto at pag -filter ng circuit.

Rectification: Ang lakas ng AC ay dumadaan sa isang rectifier ng tulay ng diode at nagiging pulsating DC.

Ang pag -filter ng capacitor: Ang isang malaking electrolytic capacitor ay may pananagutan sa "smoothing" na ito ang pulsating DC sa matatag na DC.

Ang problema ay namamalagi dito: Ang filter na kapasitor na ito ay kumukuha lamang ng kasalukuyang mula sa grid para sa isang napakaikling panahon malapit sa rurok ng boltahe ng AC upang mabilis na singilin ang sarili. Para sa karamihan ng natitirang ikot ng boltahe, hindi ito gumuhit ng kasalukuyang.

Nagreresulta ito sa pagguhit ng suplay ng kuryente ng LED hindi bilang isang tuluy -tuloy na alon ng sine, ngunit bilang matalim, makitid na pulso kapag tiningnan mula sa gilid ng grid. Ang di-sinusoidal, pulsed kasalukuyang ay naglalaman ng isang makabuluhang halaga ng mga mahahalagang sangkap, lalo na ang ika-3, ika-5, ika-7, at iba pang mga pagkakatulad na pagkakasundo.

Pag -unawa sa Visual:

Isipin ang kaliwang bahagi ay ang perpektong sinusoidal kasalukuyang, at ang kanang bahagi ay ang pangit na kasalukuyang alon (tulad ng pulso) na ginawa ng isang LED power supply. Ang huli ay maaaring mabulok sa pangunahing alon at iba't ibang mga pagkakatugma na superimposed dito.

2. Ang "Papel" ng Harmonics (talaga, ang mga negatibong epekto)

Sa larangan ng electronics ng kapangyarihan, ang mga harmonika ay halos palaging itinuturing na negatibong kababalaghan. Ang kanilang "papel" ay upang maging sanhi ng isang serye ng mga problema at peligro.

1. Nadagdagan ang mga pagkalugi at pag -init sa mga linya at kagamitan

Kapag ang mga harmonic currents ay dumadaloy sa mga linya at mga transformer, nagiging sanhi sila ng karagdagang pag -init dahil sa epekto ng balat, na nagdaragdag ng pagtutol. Ito ay humahantong sa:

Ang sobrang pag -init ng mga wire, pabilis na pag -iipon ng pagkakabukod at kahit na posing isang panganib sa sunog.

Ang sobrang pag -init ng mga transformer, na dapat na masira, binabawasan ang kanilang kapasidad ng pag -load.

2. Nagiging sanhi ng labis na neutral na linya ng kasalukuyang

Sa isang three-phase four-wire system, ang ika-3 maharmonya at mga multiple (ika-3, ika-9, ika-15 ...) ay tinatawag na "zero-sequence harmonics." Hindi nila kinansela ang bawat isa sa neutral na linya; Sa halip, idinagdag nila. Maaari itong maging sanhi ng neutral na kasalukuyang maging mas malaki kaysa sa phase kasalukuyang, na humahantong sa neutral line overheating, na kung saan ay mapanganib.

3. Nakakaapekto sa kalidad ng grid ng kuryente at iba pang kagamitan

Boltahe ng pagbaluktot: Ang mga maharmonya na alon ay lumikha ng mga maharmonya na boltahe sa buong impedance ng grid, na nagiging sanhi ng boltahe mismo ng grid. Nakakaapekto ito sa normal na operasyon ng iba pang mga sensitibong kagamitan (tulad ng mga instrumento ng katumpakan, mga aparato ng komunikasyon) na konektado sa parehong grid.

Circuit breaker nuisance tripping: Maaaring maging sanhi ng mga circuit breaker o ground fault na nag -aalala sa paglalakbay nang walang isang aktwal na kasalanan.

Binabawasan ang kadahilanan ng kuryente: Habang ang isang mababang tradisyonal na "kadahilanan ng pag -aalis ng lakas" ay maaaring maitama, ang pagkakaroon ng mga pagkakatugma ay humantong sa pagbawas sa tunay na kadahilanan ng kuryente.

4. Pinsala sa mga capacitor

Ang mga capacitor na ginagamit para sa pagwawasto ng kadahilanan ng kapangyarihan sa mga elektrikal na sistema ay napaka -sensitibo sa mga pagkakatugma. Ang mga Harmonics ay maaaring maging sanhi ng mga ito upang maging labis na na -overload sa kasalukuyang. Sa mga malubhang kaso, maaari rin itong humantong sa resonance, na nagiging sanhi ng mga capacitor na umbok, mabigo, o sumabog.

3. Paano haharapin ang mga pagkakatugma? - Power Factor Correction (PFC)

Upang malutas ang harmonic problem, ang de-kalidad na mga suplay ng kuryente ng LED ay isama ang isang circuit na tinatawag na Power Factor Correction (PFC).

Ang isa sa mga pangunahing layunin ng PFC circuit ay upang pamahalaan ang mga pagkakatugma. Kinokontrol nito ang kasalukuyang alon upang gawin itong malapit na sundin ang hugis ng alon ng boltahe, sa gayon:

Ang pagbabago ng kasalukuyang alon mula sa matalim na pulso hanggang sa isang makinis na alon ng sine.

Lubos na pinipigilan ang henerasyon ng mga maharmonya na alon.

Sabay na pagpapabuti ng kadahilanan ng kuryente (karaniwang sa itaas ng 0.9).

Depende sa pagpapatupad, ang PFC ay nahahati sa:

Passive PFC: Ang mas mababang gastos, average na pagganap, karaniwang itinaas lamang ang kadahilanan ng kuryente sa 0.7-0.8, na may limitadong kakayahan sa pagsugpo sa harmonic.

Ang aktibong PFC: Gumagamit ng mga dalubhasang IC at paglipat ng mga circuit, ay napaka -epektibo, maaaring itaas ang kadahilanan ng kuryente sa itaas ng 0.95, at makabuluhang binabawasan ang harmonic na nilalaman. Ito ang pangunahing pagsasaayos ng pangunahing para sa mid-to-high-end na mga suplay ng kuryente.

Konsepto: Ang mga harmonika sa mga suplay ng kuryente ng LED ay mga integer na maraming mga pangunahing dalas na nabuo dahil sa mga di-linear na mga katangian ng operating (pulsed kasalukuyang draw) ng supply ng kuryente, na gumagalaw sa kasalukuyang alon.

Papel (Mga Epekto): Ang mga pagkakatugma ay pangunahing negatibo, na nagiging sanhi ng pagtaas ng mga pagkalugi ng system at pag -init, labis na pag -load ng neutral na linya, pag -polling ng power grid, at nakakasagabal sa iba pang kagamitan.

Countermeasure: Sa pamamagitan ng pagdidisenyo ng isang circuit circuit circuit (PFC) circuit (lalo na ang aktibong PFC) sa LED power supply, ang harmonics ay maaaring epektibong mapigilan, na ibabalik ang kasalukuyang alon sa isang sine wave. Pinapayagan nito ang power supply upang matugunan ang mahigpit na pamantayang pang-internasyonal na pamantayang (tulad ng pamantayang EU ng EU 61000-3-2).