单相桥式整流电容滤波负载的功率因数分析

摘要：从理论上对单相桥式整流电容滤波负载（即非线性负载）的功率因数作定量分析，并与传

统概念的功率因数作比较。

关键词：功率因数整流滤波

1引言

功率因数一直是电力系统中比较关心的问题，近年来随着电子镇流器、开关电源等整流滤波电路的大量应用，且功率日益增大，功率因数的影响在这一领域越发明显。有些实用电路中，有适当的校正电路，但较少涉及功率因数的定量分析，本文对此作出了分析，供电路设计时参考。

2传统概念的功率因数

以往电力系统中，由于感性负载或容性负载的使用，使得交流电路中电压与电流间存在相位差，设其值为φ，其功率因数定义如下：

令：u=Umcosωt

则：i=Imcos(ωt±φ）

可见，当电压与电流相位差为φ，而波形均为余弦（或正弦）波时，功率因数只与相位差φ有关。

3单相桥式整流电容滤波负载的功率因数

单相桥式整流滤波负载的电路如图1所示。因为整流滤波电路中电容的作用，使整流桥每臂的导通时间小于半个周期，即导通角小于π，设其值为2α，如图2所示。由于i已不是正弦波，功率因数就不能用cosφ来表示。

忽略电容放电期间的压降，此时，电容可等效为一个电压源，设电压为E，内阻为r，见图3、图4，当ui>E时，半个周期中流过整流桥的电流为通常Rr,忽略ui/R项，则即流过整流桥的电流为正弦波的顶部，输入电压及电流波形如图2所示。

图1单相桥式整流电容滤波电路

图2输入电压、电流波形

图3输出电压波形

图4滤波电容等效为电压源

由图5可知：

图5电流i与导通角2α之间的关系

4结论

随着导通角的增大，输入功率因数增加，当导通角2α为π时，PF=1。实际应用中，可通过电路设计来增大导通角，达到提高输入功率因数的目的。