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单相桥式整流电容滤波负载的功率因数分析

已有 387 次阅读2014-8-13 11:16 | 关键词: 功率因数

摘要:从理论上对单相桥式整流电容滤波负载(即非线性负载)的功率因数作定量分析,并与传 

统概念的功率因数作比较。 

关键词:功率因数整流滤波 

1引言 

  功率因数一直是电力系统中比较关心的问题,近年来随着电子镇流器、开关电源等整流滤波电路的大量应用,且功率日益增大,功率因数的影响在这一领域越发明显。有些实用电路中,有适当的校正电路,但较少涉及功率因数的定量分析,本文对此作出了分析,供电路设计时参考。 

2传统概念的功率因数 

  以往电力系统中,由于感性负载或容性负载的使用,使得交流电路中电压与电流间存在相位差,设其值为φ,其功率因数定义如下: 

令:u=Umcosωt 

则:i=Imcos(ωt±φ) 

  可见,当电压与电流相位差为φ,而波形均为余弦(或正弦)波时,功率因数只与相位差φ有关。 

3单相桥式整流电容滤波负载的功率因数 

  单相桥式整流滤波负载的电路如图1所示。因为整流滤波电路中电容的作用,使整流桥每臂的导通时间小于半个周期,即导通角小于π,设其值为2α,如图2所示。由于i已不是正弦波,功率因数就不能用cosφ来表示。 

  忽略电容放电期间的压降,此时,电容可等效为一个电压源,设电压为E,内阻为r,见图3、图4,当ui>E时,半个周期中流过整流桥的电流为通常Rr,忽略ui/R项,则即流过整流桥的电流为正弦波的顶部,输入电压及电流波形如图2所示。 

 

图1单相桥式整流电容滤波电路 

 

图2输入电压、电流波形 

 

图3输出电压波形 

 

图4滤波电容等效为电压源 

由图5可知:      

 

图5电流i与导通角2α之间的关系 

4结论 

  随着导通角的增大,输入功率因数增加,当导通角2α为π时,PF=1。实际应用中,可通过电路设计来增大导通角,达到提高输入功率因数的目的。


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