La maggior parte delle applicazioni di conversione di potenza consiste in uno stadio di conversione da CA a CC e questa uscita CC viene quindi utilizzata per ulteriori fasi. Un convertitore da CA a CC è parte integrante della maggior parte delle apparecchiature elettroniche poiché la maggior parte di queste apparecchiature è alimentata in CC [1]. Generalmente per convertire AC in DC viene utilizzato un raddrizzatore a ponte di diodi. Per ridurre l'ondulazione nella tensione di uscita viene utilizzato un condensatore di filtro adatto all'uscita del raddrizzatore. Il condensatore del filtro assorbe una corrente di picco dall'alimentazione, poiché si carica solo per un breve periodo in un mezzo ciclo. Quindi la corrente assorbita da un raddrizzatore a diodi è di natura non sinusoidale. A causa della natura non sinusoidale della corrente di ingresso, il THD sarà molto alto e anche il fattore di potenza in ingresso sarà basso.

Un raddrizzatore monofase è costituito da quattro diodi collegati in una configurazione a ponte ad anello chiuso in modo da produrre la tensione di uscita raddrizzata è mostrato in Fig.1

I quattro diodi sono collegati in coppie in serie con una sola coppia di diodi condotta durante ogni mezzo ciclo. Il raddrizzatore con condensatore di filtro è chiamato interfaccia di utilità AC-DC convenzionale che è data in Fig.2 (a). Il condensatore di filtro riduce le ondulazioni presenti nella tensione di uscita. Sebbene un condensatore di filtro sopprima significativamente l'ondulazione dalla tensione di uscita, introduce distorsioni nella corrente di ingresso e assorbe corrente dall'alimentazione in modo discontinuo, in brevi impulsi come mostrato in Fig.2 (b).

Il THD di tale forma d'onda sarà molto alto e anche il fattore di potenza sarà molto basso. Ciò introduce diversi problemi tra cui la riduzione della potenza disponibile e l'aumento delle perdite.

Distorsione Armonica Totale:

La distorsione armonica totale di un segnale è una misura della distorsione armonica presente ed è definita come il rapporto tra la somma delle potenze di tutte le componenti armoniche e la potenza della frequenza fondamentale. THD viene utilizzato per caratterizzare la qualità dell'energia dei sistemi di alimentazione elettrica. Il THD in termini di corrente può essere scritto come:

%THD = √(Io _s /Io _s1 ) ² -1

Dove I _s è il valore efficace della corrente di ingresso I _s1 è la componente di frequenza fondamentale.

Fattore di potenza:

Il fattore di potenza è il rapporto tra la potenza effettiva (kW) e la potenza apparente (kVAr) assorbita da un carico elettrico. È una misura dell'efficacia con cui la corrente viene convertita in uscita di lavoro utile e mostra anche l'effetto della corrente di carico su l'efficienza del sistema di approvvigionamento. Il vero fattore di potenza (PF) del sistema può essere scritto come:

PF=cos f ×Fattore di distorsione (2)

Wherecos f è il fattore di sfasamento. In un circuito CA, l'alimentazione viene utilizzata in modo più efficiente quando la corrente è in fase con la tensione. Il fattore di distorsione della potenza descrive mostra la distorsione armonica di una corrente di carico diminuisce la potenza media trasferita al carico. Il fattore di potenza di distorsione (DPF) può essere scritto come:

DPF I1/I

Dove I1 è la componente fondamentale della corrente e I è la corrente totale. Nel raddrizzatore a diodi con condensatore di filtro in uscita assorbe corrente non sinusoidale, quindi il fattore di potenza della distorsione è inferiore all'unità con conseguente scarso fattore di potenza. A causa della presenza di un'elevata distorsione armonica totale e di uno scarso fattore di potenza in ingresso generato dai convertitori convenzionali, i semplici raddrizzatori a diodi non dovrebbero essere utilizzati. È necessario ottenere una rettifica vicino all'unità, considerare che il raddrizzatore a modulazione di larghezza di impulso (PWM) è una versione migliorata del convenzionale raddrizzatore a diodi da CA a CC.

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