關(guān)于馮老師在第8屆電源技術(shù)交流大會(深圳)上提的簡單整流電路的功率因數(shù)應該為9x%的問題,當時在會場就引起了激烈的爭論,有支持的,有反對的,也有保留意見的.
最后張占松老師圓了個場,建議大家不要對和從前觀念不同的新觀點就一定要強烈批判,提出新觀點的人也不一定要一下子就把以前的理論說得一無是處,教育失敗什么的.
我覺得拿出來再討論一下應該還是值得的,總結(jié)起來,其實馮老師的觀點的論據(jù)主要有兩個:
1.從AC電源口看,無論何時進入該口的功率叫做視在功率,此功率包含真正傳遞到負載的有用功率(不考慮后級變換帶來的損耗)和無用功率(此功率可以是存儲在Bulk電容上的,也可以是返回電網(wǎng)的)
2.由于整流橋的存在,當電路工作的時候其實并沒有電流可以通過AC電源口返回電力線(不考慮漏電流),所以但從電源口看,所有通過電力線進入電源口的功率都已經(jīng)被充分利用了(因為基本沒有返回),即使只是儲存在Bulk電容上.
因此,簡單整流器的功率因數(shù)可以達到9x%.
但是我不同意這種觀點,為什么?
不管傳統(tǒng)上功率因數(shù)的定義和公式是怎么樣的,我們不要忘記,最開始為什么要提出功率因數(shù)的概念?
是由于一開始只接鎢絲燈泡這種純電阻負載的時候,電壓和電流是同相的,即使所有的負載都一起工作的時候或者在不同時候接入時,也對電網(wǎng)的影響不大.后來帶簡單橋式整流+電容這種整流器的負載越來越多,而這種負載的特點就是除了最開始接入的時候會吸收比較大的電流時,后面僅在AC電壓高于Bulk電容電壓的時候從AC口吸取電流.這種負載最大的影響是會導致電網(wǎng)電壓畸變和各線負載不均衡.所以才提出來功率因數(shù)的概念.
所以,其實功率因數(shù)在書本上怎么定義的和定義的公式是怎么樣的并不重要,重要的是為什么要定義這個功率因數(shù)?即使簡單橋式整流電路的"功率因數(shù)"可以達到99.9%,但是如果過多此類負載接在電源線的時候,我們的AC電網(wǎng)還是會出現(xiàn)問題.因此,現(xiàn)在的功率因數(shù)校正電路還是必不可少的,定義上也不見得有問題.而不同儀器的測試方法和結(jié)果的不同,也僅僅是反映了儀器設計時的采用的測試方法是符合哪種觀點而已.
當然,馮老師提出來,在學校里或者已經(jīng)畢業(yè)了當了工程師的同學不要死背書,簡單理解公式,這一點我是完全贊同的.高等教育是成功還是失敗,不是通過討論此問題可以涵蓋的.如果電源線上不是正弦波,當然就不能用現(xiàn)在所定義的公式去求解.提出不用正弦波也可以傳輸電力線,當然也是可以討論的,不過就超出這個論題的范圍了.
(討論)關(guān)于馮旭升老師講的關(guān)于功率因數(shù)概念和技術(shù)方法.
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@braverider
無功功率是這樣產(chǎn)生的:在整流電路中,只有輸入電壓大于電容兩端的電壓時,整流二極管才導通,所以對三相不可控整流,一個周期中一相只有4個波峰。對供電電源而言,電源電壓是50Hz,而電流是脈動的,根據(jù)傅立葉變換,它的頻譜分布比較廣,只是50Hz和100Hz的能量比較大,同時電流和電壓的相位也不同,根據(jù)無功功率的定義,只要電壓和電流之間不是同相位,就會產(chǎn)生無功功率。因此不可控整流電路會產(chǎn)生無功功率。
我上一貼諧波部分說錯了,特更正一下。對于三相不可控整流,除了基波(50Hz)之外,電流中僅含6k+ -1(k為整數(shù))次諧波,各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比,且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。在公用電網(wǎng)中,通常電壓的波形畸變很小,而電流的波形畸變可能很大,所以假定電壓為正弦波。對于基波來說,因為電壓和電流同相位,所以基波的功率因數(shù)接近于1,但對于高次諧波,現(xiàn)在尚無被廣泛接受的科學和權(quán)威的定義。所以更精確的描述應該是:基波的功率因數(shù)接近1.對于這場爭論,我想就是諧波電流功率因數(shù)的爭論,如果能得出一個大家都能接受的結(jié)論,也是功勞很大。
詳細的描述可以參考王兆安,黃俊主編的《電力電子技術(shù)》第二章
詳細的描述可以參考王兆安,黃俊主編的《電力電子技術(shù)》第二章
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在很長一段時間內(nèi)我也納悶,包括到現(xiàn)在也還是不太確定書上所說的功率因數(shù)和電源測試的功率因數(shù)是不是對應;
馮老師所說的,是從最基本的功率因數(shù)定義及能量的觀點來說明這個不一致性,也合理,我以前也這么認為過;
不過時代在進步,總有一個新的理論會取代原有的,適用的范圍也更廣,就像相對論力學與經(jīng)典力學的關(guān)系;
功率因數(shù)推而廣之,就成了電網(wǎng)利用率的問題,只是書本的給我們根深蒂固的概念,所以把功率因數(shù)沿用下來,并且有了自己更“微觀”的計算方法,能適用不規(guī)則的電流波形。
所以我們現(xiàn)在所做的提高功率因數(shù)都是在提高電網(wǎng)電能的利用率,而現(xiàn)代測試儀器到底準不準,尚難定論,但至少大體的方向還是對的,可以作為參考,說到這里,讓我想起了以前看過的一電源專家講課所說:不要太相信儀器。
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