简单整流滤波电路功率因数的认识误区.pdf

简单整流滤波电路功率因数的认识误区 问题的提出 礼经电器 用正弦波交流电对带有整流滤波电路的电子设备供电功率 因数接近100%。但是，很多测试仪器却测出0.5?0.6 的数据，人们也 都普遍认可这个错误的结果。尤其严重的是许多标准化及检测部门的 技术人员也这样认为，这就给行业造成了概念上的混乱。因此，有必 要澄清这个问题。并且，对于简单整流滤波电路的电流谐波的危害也 需要有明确的认识和相应的对策。 用电设备产生无功功率的条 用正弦波交流电给电器设备供电，如果用电设备的阻抗特性 含有电抗成分，则会在外界正弦波电压变化的过程中形成能量的存储 和释放，电容器件电场中存储的能量为Ec=0.5CV2，电感器件磁场中 存储的能量为El=0.5LI2，电抗性器件在输入的正弦波电压变化的过 程中存储的能量并且在输入的正弦波电压变化的过程中又把存储的 能量释放回电网，这就形成了无功功率。由此可见，用电设备形成无 功功率有两个必要条件： 1、 用电设备中必须包含能存储电能的电抗成分的负载，以 在正弦波电压变化时存储能量。 2、 在正弦波电压变化的过程中，存储在电抗器器件中的能 量要能返回电网。 有功功率、无功功率、视在功率及功率因数的定义 为了描述用电设备的特性，提出了有功功率、无功功率、视 在功率和功率因数的概念。 有功功率是用电设备真正实现了能量转换对外做功的功率， 而无功功率就是指用电设备电抗器件中存储的返回电网的能量，这部 分能量没有对自身负载做功。用正弦波电源给对用电设备供电时，如 果测量用电设备的输入电流和输入电压再相乘换算的输入功率，则既 包括了有功功率又包括了无功功率，这个功率在电工学中叫做视在功 率。即： = + 视在功率 有功功率 无功功率 功率因数是用电设备输入端有功功率与视在功率的比值。 即： = / 功率因数 有功功率视在功率 供给用电设备的无功功率没有在负载上做功，而是先把输入 的电能存储在电抗器件内然后又送回电网。无功功率形成的电流在线 路上流动会在线路的电阻上发热，形成线路功耗，并且，供电设备为 了提供这部分无功能量还需要加大容量，这就会使电力系统的运行成 本提高。用电设备的无功功率高对电网的运行不利。功率因数就是量 化表示用电设备有功功率和无功功率比值的相关技术参数。 可以用一个电容和电阻并联的电路来说明这种情况。 INAC 在电容和电阻并联的电路中，正弦波电压加在这个并联阻容 网络的两端，电阻上的电压和流过电阻的电流的乘积使电阻发热。电 能转换成热能做功，这就是电阻上的有功功率。但是，电能同时会在 电容上存储和释放电荷从而形成容性电流，这个充放电过程并没有任 何形式的能量转换，也就是没有做功，这部分容性电流和输入电压的 乘积就形成了这个网络上的无功功率。如果测量网络总的输入电流， 即大于电祖上的电流又大于电容上的电流，具体的数值服从矢量运算 规则。这个输入电流乘以输入电压就是视在功率。显然视在功率是电 祖上的有功功率和电容上的无功功率的矢量和。由于视在功率大于有 功功率，所以电路的功率因数小于 。实际上，任何电抗性器件和1 电阻性器件组成的无源网络都存在无功功率，也就是说：功率因数都 小于 。为了减小无功功率对电网造成的负担，希望用电设备有尽可1 能高的功率因数。 电子设备电源输入部分的结构及其功率因数 一般电子产品中的电子线路都是用直流电工作的。但是，给 电子设备供电的市电是正弦波交流电，交流电必须经过整流以后才能 变成直流电。所以，电子设备中电源部分最简单的也是最常用的处理 方式就是用二极管组成整流电路。正弦波电量经过整流电路以后成为 按正弦规律变化的单向脉动的直流电。为了使直流电的脉动减小，还 需要滤波电路。最简单也是最常用的滤波电路就是在整流电路的输出 端并联一个滤波电容 电路结构如下：, 对于这种整流滤波电路，许多人都认为等同于电容和负载并 联，是容性负载，功率因数很低。实际上这种观点是错误的。