關(guān)于馮老師在第8屆電源技術(shù)交流大會(huì)(深圳)上提的簡(jiǎn)單整流電路的功率因數(shù)應(yīng)該為9x%的問(wèn)題,當(dāng)時(shí)在會(huì)場(chǎng)就引起了激烈的爭(zhēng)論,有支持的,有反對(duì)的,也有保留意見(jiàn)的.
最后張占松老師圓了個(gè)場(chǎng),建議大家不要對(duì)和從前觀念不同的新觀點(diǎn)就一定要強(qiáng)烈批判,提出新觀點(diǎn)的人也不一定要一下子就把以前的理論說(shuō)得一無(wú)是處,教育失敗什么的.
我覺(jué)得拿出來(lái)再討論一下應(yīng)該還是值得的,總結(jié)起來(lái),其實(shí)馮老師的觀點(diǎn)的論據(jù)主要有兩個(gè):
1.從AC電源口看,無(wú)論何時(shí)進(jìn)入該口的功率叫做視在功率,此功率包含真正傳遞到負(fù)載的有用功率(不考慮后級(jí)變換帶來(lái)的損耗)和無(wú)用功率(此功率可以是存儲(chǔ)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(dāng)電路工作的時(shí)候其實(shí)并沒(méi)有電流可以通過(guò)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(guò)電力線進(jìn)入電源口的功率都已經(jīng)被充分利用了(因?yàn)榛緵](méi)有返回),即使只是儲(chǔ)存在Bulk電容上.
因此,簡(jiǎn)單整流器的功率因數(shù)可以達(dá)到9x%.
但是我不同意這種觀點(diǎn),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(kāi)始為什么要提出功率因數(shù)的概念?
是由于一開(kāi)始只接鎢絲燈泡這種純電阻負(fù)載的時(shí)候,電壓和電流是同相的,即使所有的負(fù)載都一起工作的時(shí)候或者在不同時(shí)候接入時(shí),也對(duì)電網(wǎng)的影響不大.后來(lái)帶簡(jiǎn)單橋式整流+電容這種整流器的負(fù)載越來(lái)越多,而這種負(fù)載的特點(diǎn)就是除了最開(kāi)始接入的時(shí)候會(huì)吸收比較大的電流時(shí),后面僅在AC電壓高于Bulk電容電壓的時(shí)候從AC口吸取電流.這種負(fù)載最大的影響是會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓畸變和各線負(fù)載不均衡.所以才提出來(lái)功率因數(shù)的概念.
所以,其實(shí)功率因數(shù)在書(shū)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(gè)功率因數(shù)?即使簡(jiǎn)單橋式整流電路的"功率因數(shù)"可以達(dá)到99.9%,但是如果過(guò)多此類負(fù)載接在電源線的時(shí)候,我們的AC電網(wǎng)還是會(huì)出現(xiàn)問(wèn)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(jiàn)得有問(wèn)題.而不同儀器的測(cè)試方法和結(jié)果的不同,也僅僅是反映了儀器設(shè)計(jì)時(shí)的采用的測(cè)試方法是符合哪種觀點(diǎn)而已.
當(dāng)然,馮老師提出來(lái),在學(xué)校里或者已經(jīng)畢業(yè)了當(dāng)了工程師的同學(xué)不要死背書(shū),簡(jiǎn)單理解公式,這一點(diǎn)我是完全贊同的.高等教育是成功還是失敗,不是通過(guò)討論此問(wèn)題可以涵蓋的.如果電源線上不是正弦波,當(dāng)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(dāng)然也是可以討論的,不過(guò)就超出這個(gè)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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@hintman
為了避免糾纏于公式和文字定義,帖子里并沒(méi)有給出任何數(shù)學(xué)公式.僅僅是文字討論.在現(xiàn)場(chǎng)Cmg提得很對(duì),其實(shí)我們更應(yīng)該追溯一下一些定義/名字原本的定義和來(lái)源,想得更深入一點(diǎn).在論壇搜一下FundamentalofPowerElectronics,論壇上已經(jīng)有全文可以下載了.
就像我現(xiàn)場(chǎng)說(shuō)的,這根本就是一個(gè)假議題,是作者自己沒(méi)有真正理解功率因數(shù)的定義.
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@fxusheng
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無(wú)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(shí)，整流二極管才導(dǎo)通，所以對(duì)三相不可控整流，一個(gè)周期中一相只有4個(gè)波峰。對(duì)供電電源而言，電源電壓是50Hz，而電流是脈動(dòng)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(shí)電流和電壓的相位也不同，根據(jù)無(wú)功功率的定義，只要電壓和電流之間不是同相位，就會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率。因此不可控整流電路會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率。
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@braverider
無(wú)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(shí)，整流二極管才導(dǎo)通，所以對(duì)三相不可控整流，一個(gè)周期中一相只有4個(gè)波峰。對(duì)供電電源而言，電源電壓是50Hz，而電流是脈動(dòng)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(shí)電流和電壓的相位也不同，根據(jù)無(wú)功功率的定義，只要電壓和電流之間不是同相位，就會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率。因此不可控整流電路會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率。
我上一貼諧波部分說(shuō)錯(cuò)了，特更正一下。對(duì)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(duì)于基波來(lái)說(shuō)，因?yàn)殡妷汉碗娏魍辔?，所以基波的功率因?shù)接近于1，但對(duì)于高次諧波，現(xiàn)在尚無(wú)被廣泛接受的科學(xué)和權(quán)威的定義。所以更精確的描述應(yīng)該是：基波的功率因數(shù)接近1.對(duì)于這場(chǎng)爭(zhēng)論，我想就是諧波電流功率因數(shù)的爭(zhēng)論，如果能得出一個(gè)大家都能接受的結(jié)論，也是功勞很大。
詳細(xì)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(xì)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(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)我也納悶，包括到現(xiàn)在也還是不太確定書(shū)上所說(shuō)的功率因數(shù)和電源測(cè)試的功率因數(shù)是不是對(duì)應(yīng)；
馮老師所說(shuō)的，是從最基本的功率因數(shù)定義及能量的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)明這個(gè)不一致性，也合理，我以前也這么認(rèn)為過(guò)；
不過(guò)時(shí)代在進(jìn)步，總有一個(gè)新的理論會(huì)取代原有的，適用的范圍也更廣，就像相對(duì)論力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系；
功率因數(shù)推而廣之，就成了電網(wǎng)利用率的問(wèn)題，只是書(shū)本的給我們根深蒂固的概念，所以把功率因數(shù)沿用下來(lái)，并且有了自己更“微觀”的計(jì)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(cè)試儀器到底準(zhǔn)不準(zhǔn)，尚難定論，但至少大體的方向還是對(duì)的，可以作為參考，說(shuō)到這里，讓我想起了以前看過(guò)的一電源專家講課所說(shuō)：不要太相信儀器。
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