單相橋式整流電容濾波負載的功率因數分析

Analysis of Power Factor to Single－ phase Bridge Mode Rectifier with Capacitive Load

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

統概念的功率因數作比較。

關鍵詞：功率因數整流濾波

1引言

　　功率因數一直是電力系統中比較關心的問題，近年來隨著電子鎮流器、開關電源等整流濾波電路的大量應用，且功率日益增大，功率因數的影響在這一領域越發明顯。有些實用電路中，有適當的校正電路，但較少涉及功率因數的定量分析，本文對此作出了分析，供電路設計時參考。

2傳統概念的功率因數

　　以往電力系統中，由于感性負載或容性負載的使用，使得交流電路中電壓與電流間存在相位差，設其值為φ，其功率因數定義如下：

令：u=Umcosωt

則：i=Imcos(ωt±φ）

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

3單相橋式整流電容濾波負載的功率因數

　　單相橋式整流濾波負載的電路如圖1所示。因為整流濾波電路中電容的作用，使整流橋每臂的導通時間小于半個周期，即導通角小于π，設其值為2α，如圖2所示。由于i已不是正弦波，功率因數就不能用cosφ來表示。

　　忽略電容放電期間的壓降，此時，電容可等效為一個電壓源，設電壓為E，內阻為r，見圖3、圖4，當ui>E時，半個周期中流過整流橋的電流為通常R?r,忽略ui/R項，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與導通角2α之間的關系

4結論

　　隨著導通角的增大，輸入功率因數增加，當導通角2α為π時，PF=1。實際應用中，可通過電路設計來增大導通角，達到提高輸入功率因數的目的。