求证这个电路的功率因数？

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发表于：2008/12/26 23:10:00

#0楼

如图示，一个交流单相发电机，输出采用可控硅电子调压方式，负载为纯电阻。试问其功率因数随可控硅的导通角变化而改变吗？^_^

[此贴子已经被作者于2008-12-26 23:11:02编辑过]

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发表于：2008/12/27 13:42:00

#1楼

个人观点：一般电路中不同分支回路功率因数应不同分析，整流器（可控硅）前后功率因数并不相同。

整流器后，纯电阻负载，近似认为其功率因数为1。
全桥可控硅前，有传统的理想公式（现翻教材得到的，呵呵）根号下（sin2a/2Pi+(Pi-a)/Pi）。

另外，传统的电力功率因数一般指正弦波基波功率因数。严格来讲，可控整流电路已经很大地偏离了正弦轨迹，究竟这种电路的无功因数如何定义，似乎还没有统一的有说服力的说法。

我一直觉得这种基础性的问题，很难

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发表于：2008/12/27 15:56:00

#2楼

会因为导通角的变化而变化，不是因为负载和可控硅的原因，是负载变化引起发电机的感性变化引起的。

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发表于：2008/12/27 22:14:00

#3楼

谢谢2楼、3楼精彩分析。先封精致谢。然后继续下面的讨论。

功率因数的定义，不是电流与电压波形的相差的余弦吗？那么图中的电阻负载，电压和电流的波形相位差应该等于0了，也就是说，在直流侧的功率功率因数为1了吧？那么对于同步发电机来说，他的负载不是纯电阻嘛，尽管是可控硅整流，纯电阻负载的发电机，功率因数不为1吗？

为什么针对可控硅整流电路的输入和输出侧，功率因数会不一样呢？

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发表于：2008/12/27 22:27:00

#4楼

如图示，这个电路的功率因数应该为1了吧？

图示中的双向可控硅表示为固态继电器，是过零关断的电子开关。电阻R1/R2/R3是有级的纯电阻负载调节。这个电路功率因数应该在1附近了。^_^，但它是有级的调功。感觉很不爽。

[此贴子已经被作者于2008-12-28 12:17:09编辑过]

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firedphoenix

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发表于：2008/12/28 10:29:00

#5楼

以下是引用kdrjl在2008-12-27 22:14:00的发言：
谢谢2楼、3楼精彩分析。先封精致谢。然后继续下面的讨论。

功率因数的定义，不是电流与电压波形的相差的余弦吗？那么图中的电阻负载，电压和电流的波形相位差应该等于0了，也就是说，在直流侧的功率功率因数为1了吧？那么对于同步发电机来说，他的负载不是纯电阻嘛，尽管是可控硅整流，纯电阻负载的发电机，功率因数不为1吗？

为什么针对可控硅整流电路的输入和输出侧，功率因数会不一样呢？

功率因数的宏观定义，似乎用有功/视在，更不容易有分歧。如果只是相差的余弦，那么，非正弦波的功率因数该如何用物理去理解？如果用余弦来解释，那只能解释为“基波功率因数”，但非正弦波形的基波成份大大减少，谐波成份大大增加，这时的“基波功率因数”有又什么研究价值呢？所以，采用有功/视在，更有价值一点儿。好象有资料认为，非正弦电路的功率因数，尚无广泛被接受的理想定义。我等就更没能力定义说明这个问题了。

个人理解，可控硅象电感电容一样，属于非线性负载，而且并非是单入单出的负载。如同一个电容与电阻并联，我觉得，并联之后的总负载有一个功率因数，而电容、电阻各分支也各有一个功率因数，这些功率因数并不相同。

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发表于：2008/12/28 10:33:00

#6楼

引申一下三楼的解释，这样说可能更容易理解：正因为可控硅调了角，导致回路中电压、电流偏离了正弦波形，富含了谐波成份，在这些高次谐波成份的影响下，电源（电机）的感抗发生了改变，整个回路的电感发生了改变，但电阻没有因为谐波的改变而改变，因此，回路的阻抗角、功率因数发生改变，也是理所当然的事情了

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发表于：2008/12/28 11:13:00

#7楼

翻开电力电子技术，可控硅是非线性负载，有固定的传递函数。Ks*e的（-Ts*S）次幂。Ks是电路中的比例系数，Ts是整流电路平均失控时间，不同整流方式数值不同。

把上式按泰勒级数展开，由于Ts都是毫秒级，忽略高次项，则传函约等于Ks/(Ts*S+1)，即为一阶惯性环节。当然，考虑复变量S=jω并不确定，经过计算******（省略），当整个系统系统频率特性的无休止频率ωc<=（1/（3*Ts））的时候，这个近似是成立的。

同样电感特性是jωL=Ls，电容是1/jωC=1/（Cs），电阻就是线性R，由此，我们可以通过传函来理解其在电路中对功率因数的影响。其实简单把S当作jω来看，就很容易理解，非线性元件特性大小、对回路影响与系统电源的频率是相关的，只有线性电阻是不变的。

哈哈，俺不是搞变流的，也不专门搞传动，借老版主提供的机会，找课本短时间翻了翻，只能理解到这个水平了。

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发表于：2008/12/28 12:02:00

#8楼

嗯，却是精彩的发言。非常的感激！

我最近遇到的问题，看似简单的，却一直是不注意关注的问题。就是功率因数，如何用最简单的办法将一个同步发电机的输出功率因数达到1附近，而且还能做到负载的任意可变、可调。一开始想简单了，结果发现似乎不这么简单，^_^，手头的教科书抓不到，故在此发帖讨论，寻求帮助。

如此说来此问题并不是一个简单的问题，而是一个比较复杂的问题了。因为，只要想无级调功，谐波是不可避免的，有谐波的存在，就不可能功率因数为1了？那IGBT的调功，不是号称功率因数可以接近1吗？他又是怎么做到的呢？

没有别的意思，只是讨论，随便发言即可，无需顾忌什么。嘻嘻嘻。

再次感谢楼上的帮助和指教。特别是将教科书的内容变为自己的理解的发言，本人尤其喜欢。并佩服之！

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