高頻開關(guān)整流器的功率因數(shù)補(bǔ)償,失真功率因數(shù)有最大值

　　功率因數(shù)(Power Factor)以下簡(jiǎn)稱PF，是所有交流用電設(shè)各的重要輸入?yún)?shù)。當(dāng)交流用電設(shè)備的輸入阻抗特性為阻性、容性或感性時(shí)，我們稱之為線性負(fù)載。這類線性負(fù)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.。

　　高頻開關(guān)整流器的功率因數(shù)補(bǔ)償

　　當(dāng)交流電源為線性負(fù)載供電時(shí)，決定線性負(fù)載能得到多少有功功率僅與輸人相移功率因數(shù)PF有關(guān)。這種相移功率因數(shù)較容易補(bǔ)償，一般利用電感、電容相互補(bǔ)償?shù)姆椒商岣呓涣饔秒娫O(shè)備的輸入相移動(dòng)率因數(shù)。

　　現(xiàn)代通信電源所采用的高頻開關(guān)整流器的輸入陽(yáng)抗特性為非線性。其原理電路圖。整流后的直流脈動(dòng)電壓為濾波電容充電，每當(dāng)充到半個(gè)脈動(dòng)周期時(shí)，電容C兩端的電壓被充到脈動(dòng)電壓的峰值V.而后整流二極管D.或D，截止，電容C對(duì)負(fù)載電阻R放電，當(dāng)電容C兩端電壓下降到伸整流一極管D.或D。

　　導(dǎo)通時(shí)，交流電源向電容C進(jìn)行瞬時(shí)充電，由于充電時(shí)間很短，約2~4ms，所以電流波形，是一個(gè)很窄的電流尖峰。由傅里葉分析可知，這個(gè)尖峰電流波形是由50Hz的基波電流和多次諧波電流構(gòu)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(fù)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(shè)備輸入端之間進(jìn)行無(wú)功交換，雖然諧波電流對(duì)負(fù)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(fù)載中，負(fù)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(dāng)輸入電流中 3次以上(含3次)諧波電流為零時(shí)，失真功率因數(shù)有最大值，即PF*a=1，此時(shí)輸入視在功率全部轉(zhuǎn)換為負(fù)載電阻R的有功功率。用電設(shè)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(guān)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(yàn)結(jié)果計(jì)算：PF*g=0.98~0.99。根據(jù)式(3-12)可以看出高頻開關(guān)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(wú)功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)膯蜗噍斎敫哳l開關(guān)整流器的功率因數(shù)PFs一般可達(dá)到0.7左右，三相輸入的功率因數(shù)PFa一般可達(dá)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(shè)備視在輸入功率的要求。為了衡量諧波電流的很 相對(duì)含量，在進(jìn)行諧波電流分析時(shí)引入總諧波電流相對(duì)含量，即THDI(Total Harmonic Distortion，I表示電流諧波)。

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