照明產(chǎn)業(yè)持續(xù)推動電感性負載,令人困擾的是,其產(chǎn)生的電感抗與系統(tǒng)的電阻反向,會降低系統(tǒng)的效率,PFC得以解決上述問題。但PFC在初始充電時,將產(chǎn)生損壞系統(tǒng)中其他電路的涌浪電流,而透過熱敏電阻的使用,可有效抑制涌浪電流,避免電路受到損壞。
建立照明系統(tǒng)的方式繁多,而優(yōu)良的設計能直接提升能效,并節(jié)省材料花費,F(xiàn)今的照明產(chǎn)業(yè)逐漸從240V轉(zhuǎn)變?yōu)?77V,以提高效率。因此現(xiàn)在正是將功率因數(shù)修正(Power Factor Correction,PFC)介紹給照明產(chǎn)品制造商的時機。由于這些照明系統(tǒng)無論如何都須要更新,原始設備制造商(OEM)可同時享受PFC的眾多優(yōu)勢。
邁向電感性負載是對PFC需求的開端。傳統(tǒng)的照明應用使用電阻性負載,例如白熾燈。然而,電阻性負載的缺點為,它們導入系統(tǒng)中的電阻會產(chǎn)生熱能。熱能會導致功率耗損,并降低效率。為避免這些損失,照明產(chǎn)業(yè)持續(xù)推動電感性負載,例如效率較高的螢光燈。圖1為基于電感性負載的照明系統(tǒng)。
圖1 將并聯(lián)電容器加在電感性負載上功率因數(shù)修正降低電壓/電流相位差
遺憾的是,許多照明設備制造商實現(xiàn)電感性負載的方式嚴重降低了照明系統(tǒng)效率。在許多情況下,他們只是沒有意識到,功率因數(shù)修正能以簡易且花費低廉的方式解決這些問題。
就其性質(zhì)而言,電感性負載將電壓與電流的相位互相轉(zhuǎn)換。特別是,其產(chǎn)生的電感抗與系統(tǒng)的電阻反相。此相位差會降低系統(tǒng)的效率。
功率因數(shù)(PF)為系統(tǒng)實際功率(Real Power)與其視在功率(Apparent Power)的比率,視在功率為期望的系統(tǒng)功率,而實際功率為實際得到的功率。依據(jù)應用而定,反相系統(tǒng)的效率低,可能會降至60%。
功率因數(shù)修正的目標為將電壓與電流之間的相位差降至低。電容抗可用于將電感抗帶回系統(tǒng)僅有的電阻相位中。只需要有正確特質(zhì)的電容器,亦即有夠高的功率比率以及與電感抗有180度的反相(圖1)。
功率因數(shù)修正效益多
于照明系統(tǒng)中套用PFC的優(yōu)點眾多,以下分別說明:
效率提升
依據(jù)不同的應用,于照明系統(tǒng)中增加PFC所能提升的效率高達80~95%。隨著公共事業(yè)費用高漲,這將使以PFC為基礎的照明系統(tǒng)吸引大量的終端客戶。
易于安裝
只要有一個電容器,就能將PFC導入至照明系統(tǒng)中。請注意:同時也需要一個涌浪電流限制器,以避免開機時電容器的起始電容損壞系統(tǒng)。
降低功率供應花費
功率因數(shù)高的系統(tǒng)能透過較小的功率供應執(zhí)行與功率因數(shù)低的系統(tǒng)相同的工作。需要承載較少的電流代表需要較小且價格較低的發(fā)電機、導體、變壓器與開關(guān),因此可精簡機體并節(jié)省材料花費。
穩(wěn)定性提升
效率較高的系統(tǒng)須消耗較少熱能,因此可讓系統(tǒng)于可接受的溫度范圍內(nèi)維持系統(tǒng)穩(wěn)定運作。
區(qū)別性特點
無論您的設計是單機產(chǎn)品,或合并成為一個大型系統(tǒng)的一部分,相較于同等級效率較低的系統(tǒng)而言,較高的功率效率都能驅(qū)動等級較高的系統(tǒng)。
低運作成本
對大型的照明應用來說,透過PFC所營造的高效率能對公共事業(yè)的花費有實質(zhì)的節(jié)省。
產(chǎn)業(yè)動力
早在十多年前,功率因數(shù)修正就在歐洲、中國大陸以及日本成為強制標準。雖然PFC在美國的采用率不高,但卻被持續(xù)套用于越來越多的應用之上,尤其是照明系統(tǒng)。顯而易見地,PFC很有意義且終將被目前還沒有需求的應用所使用。預期PFC將成為其未來需求的公司,將在日后受益于今日將PFC作為其區(qū)別性特點之一。無法提供PFC的制造廠商將很快發(fā)現(xiàn)自己沒有競爭力。