單相橋式整流電容濾波負(fù)載的功率因數(shù)分析

摘要：從理論上對單相橋式整流電容濾波負(fù)載（即非線性負(fù)載）的功率因數(shù)作定量分析，并與傳

統(tǒng)概念的功率因數(shù)作比較。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù)整流濾波

1引言

　　功率因數(shù)一直是電力系統(tǒng)中比較關(guān)心的問題，近年來隨著電子鎮(zhèn)流器、開關(guān)電源等整流濾波電路的大量應(yīng)用，且功率日益增大，功率因數(shù)的影響在這一領(lǐng)域越發(fā)明顯。有些實(shí)用電路中，有適當(dāng)?shù)男Ｕ娐?，但較少涉及功率因數(shù)的定量分析，本文對此作出了分析，供電路設(shè)計(jì)時(shí)參考。

2傳統(tǒng)概念的功率因數(shù)

　　以往電力系統(tǒng)中，由于感性負(fù)載或容性負(fù)載的使用，使得交流電路中電壓與電流間存在相位差，設(shè)其值為φ，其功率因數(shù)定義如下：

令：u=Umcosωt

則：i=Imcos(ωt±φ）

　　可見，當(dāng)電壓與電流相位差為φ，而波形均為余弦（或正弦）波時(shí)，功率因數(shù)只與相位差φ有關(guān)。

3單相橋式整流電容濾波負(fù)載的功率因數(shù)

　　單相橋式整流濾波負(fù)載的電路如圖1所示。因?yàn)檎鳛V波電路中電容的作用，使整流橋每臂的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期，即導(dǎo)通角小于π，設(shè)其值為2α，如圖2所示。由于i已不是正弦波，功率因數(shù)就不能用cosφ來表示。

　　忽略電容放電期間的壓降，此時(shí)，電容可等效為一個(gè)電壓源，設(shè)電壓為E，內(nèi)阻為r，見圖3、圖4，當(dāng)ui>E時(shí)，半個(gè)周期中流過整流橋的電流為通常Rr,忽略ui/R項(xiàng)，則即流過整流橋的電流為正弦波的頂部，輸入電壓及電流波形如圖2所示。

圖1單相橋式整流電容濾波電路

圖2輸入電壓、電流波形

圖3輸出電壓波形

圖4濾波電容等效為電壓源

由圖5可知：

圖5電流i與導(dǎo)通角2α之間的關(guān)系

4結(jié)論

　　隨著導(dǎo)通角的增大，輸入功率因數(shù)增加，當(dāng)導(dǎo)通角2α為π時(shí)，PF=1。實(shí)際應(yīng)用中，可通過電路設(shè)計(jì)來增大導(dǎo)通角，達(dá)到提高輸入功率因數(shù)的目的。