功率因數(shù)(Power Factor)以下簡稱PF,是所有交流用電設各的重要輸入?yún)?shù)。當交流用電設備的輸入阻抗特性為阻性、容性或感性時,我們稱之為線性負載。這類線性負載的輸入功率因數(shù)的定義為輸入端電流與電壓的相位差的全改,即PF=coso,這種由于電流與電壓相位差產(chǎn)生的功率因數(shù)稱為相移功率因數(shù)PF.。
當交流電源為線性負載供電時,決定線性負載能得到多少有功功率僅與輸人相移功率因數(shù)PF有關。這種相移功率因數(shù)較容易補償,一般利用電感、電容相互補償?shù)姆椒商岣呓涣饔秒娫O備的輸入相移動率因數(shù)。
現(xiàn)代通信電源所采用的高頻開關整流器的輸入陽抗特性為非線性。其原理電路圖。整流后的直流脈動電壓為濾波電容充電,每當充到半個脈動周期時,電容C兩端的電壓被充到脈動電壓的峰值V.而后整流二極管D.或D,截止,電容C對負載電阻R放電,當電容C兩端電壓下降到伸整流一極管D.或D。
導通時,交流電源向電容C進行瞬時充電,由于充電時間很短,約2~4ms,所以電流波形,是一個很窄的電流尖峰。由傅里葉分析可知,這個尖峰電流波形是由50Hz的基波電流和多次諧波電流構成的,各次諧波電流的頻率是基波頻率的整數(shù)倍。
由于電壓波形是正弦波,不含諧波成分,所以只有基波電流的有效值和正弦電壓的有效值的乘積是負載電阻R所消耗的有功功率。因而諧波電流不能產(chǎn)生有功功率,諧波電流只在電源和交流用電設備輸入端之間進行無功交換,雖然諧波電流對負載R沒有做功,但卻占據(jù)了輸入電流中的一部分,也就是增加了輸入視在功率。
在這種非線性整流負載中,負載R上得到的有功功率的多少只決定于失真功率因數(shù)PFxx,而失真功率因數(shù)的定義為
PF★= I n=(2K-1),K=1,2,3,4… (3-11)式中1:為失真電流波的基波電流;Ia,Is,·…,I。,為失真波電流的3次,5次,n次諧波電流。失真電流中沒有偶次諧波。
從式(3-11)可以看出當輸入電流中 3次以上(含3次)諧波電流為零時,失真功率因數(shù)有最大值,即PF*a=1,此時輸入視在功率全部轉(zhuǎn)換為負載電阻R的有功功率。用電設備的總輸入功率因數(shù)PF。與相移功率因數(shù)PFm 及失真功率因數(shù)PF* 的關系為
PFa=PFXPF (3-12)
由失真電流波形與正弦波電壓波形的相位差是很小的,根據(jù)試驗結果計算:PF*g=0.98~0.99。根據(jù)式(3-12)可以看出高頻開關整流器的總輸入功率因數(shù)PF。主要取決于失真功率因數(shù)PF失。
無功率因數(shù)補償?shù)膯蜗噍斎敫哳l開關整流器的功率因數(shù)PFs一般可達到0.7左右,三相輸入的功率因數(shù)PFa一般可達到0.8~0.85。由于較低的輸入失真功率因數(shù),電網(wǎng)在必須提供較大的諧波電流才能滿足用電設備視在輸入功率的要求。為了衡量諧波電流的很 相對含量,在進行諧波電流分析時引入總諧波電流相對含量,即THDI(Total Harmonic Distortion,I表示電流諧波)。
上面是高頻開關整流器的功率因數(shù)補償,失真功率因數(shù)有最大值的所有內(nèi)容。謝謝你的瀏覽,可以收藏深圳市寶威特電源有限公司官網(wǎng)。