关于冯老师在第8届电源技术交流大会(深圳)上提的简单整流电路的功率因数应该为9x%的问题,当时在会场就引起了激烈的争论,有支持的,有反对的,也有保留意见的.
最后张占松老师圆了个场,建议大家不要对和从前观念不同的新观点就一定要强烈批判,提出新观点的人也不一定要一下子就把以前的理论说得一无是处,教育失败什么的.
我觉得拿出来再讨论一下应该还是值得的,总结起来,其实冯老师的观点的论据主要有两个:
1.从AC电源口看,无论何时进入该口的功率叫做视在功率,此功率包含真正传递到负载的有用功率(不考虑后级变换带来的损耗)和无用功率(此功率可以是存储在Bulk电容上的,也可以是返回电网的)
2.由于整流桥的存在,当电路工作的时候其实并没有电流可以通过AC电源口返回电力线(不考虑漏电流),所以但从电源口看,所有通过电力线进入电源口的功率都已经被充分利用了(因为基本没有返回),即使只是储存在Bulk电容上.
因此,简单整流器的功率因数可以达到9x%.
但是我不同意这种观点,为什么?
不管传统上功率因数的定义和公式是怎么样的,我们不要忘记,最开始为什么要提出功率因数的概念?
是由于一开始只接钨丝灯泡这种纯电阻负载的时候,电压和电流是同相的,即使所有的负载都一起工作的时候或者在不同时候接入时,也对电网的影响不大.后来带简单桥式整流+电容这种整流器的负载越来越多,而这种负载的特点就是除了最开始接入的时候会吸收比较大的电流时,后面仅在AC电压高于Bulk电容电压的时候从AC口吸取电流.这种负载最大的影响是会导致电网电压畸变和各线负载不均衡.所以才提出来功率因数的概念.
所以,其实功率因数在书本上怎么定义的和定义的公式是怎么样的并不重要,重要的是为什么要定义这个功率因数?即使简单桥式整流电路的"功率因数"可以达到99.9%,但是如果过多此类负载接在电源线的时候,我们的AC电网还是会出现问题.因此,现在的功率因数校正电路还是必不可少的,定义上也不见得有问题.而不同仪器的测试方法和结果的不同,也仅仅是反映了仪器设计时的采用的测试方法是符合哪种观点而已.
当然,冯老师提出来,在学校里或者已经毕业了当了工程师的同学不要死背书,简单理解公式,这一点我是完全赞同的.高等教育是成功还是失败,不是通过讨论此问题可以涵盖的.如果电源线上不是正弦波,当然就不能用现在所定义的公式去求解.提出不用正弦波也可以传输电力线,当然也是可以讨论的,不过就超出这个论题的范围了.
(讨论)关于冯旭升老师讲的关于功率因数概念和技术方法.
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@braverider
无功功率是这样产生的：在整流电路中，只有输入电压大于电容两端的电压时，整流二极管才导通，所以对三相不可控整流，一个周期中一相只有4个波峰。对供电电源而言，电源电压是50Hz，而电流是脉动的，根据傅立叶变换，它的频谱分布比较广，只是50Hz和100Hz的能量比较大，同时电流和电压的相位也不同，根据无功功率的定义，只要电压和电流之间不是同相位，就会产生无功功率。因此不可控整流电路会产生无功功率。
我上一贴谐波部分说错了，特更正一下。对于三相不可控整流，除了基波（50Hz）之外，电流中仅含6k+ -1(k为整数）次谐波，各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。在公用电网中，通常电压的波形畸变很小，而电流的波形畸变可能很大，所以假定电压为正弦波。对于基波来说，因为电压和电流同相位，所以基波的功率因数接近于1，但对于高次谐波，现在尚无被广泛接受的科学和权威的定义。所以更精确的描述应该是：基波的功率因数接近1.对于这场争论，我想就是谐波电流功率因数的争论，如果能得出一个大家都能接受的结论，也是功劳很大。
详细的描述可以参考王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》第二章
详细的描述可以参考王兆安，黄俊主编的《电力电子技术》第二章
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在很长一段时间内我也纳闷，包括到现在也还是不太确定书上所说的功率因数和电源测试的功率因数是不是对应；
冯老师所说的，是从最基本的功率因数定义及能量的观点来说明这个不一致性，也合理，我以前也这么认为过；
不过时代在进步，总有一个新的理论会取代原有的，适用的范围也更广，就像相对论力学与经典力学的关系；
功率因数推而广之，就成了电网利用率的问题，只是书本的给我们根深蒂固的概念，所以把功率因数沿用下来，并且有了自己更“微观”的计算方法，能适用不规则的电流波形。
所以我们现在所做的提高功率因数都是在提高电网电能的利用率，而现代测试仪器到底准不准，尚难定论，但至少大体的方向还是对的，可以作为参考，说到这里，让我想起了以前看过的一电源专家讲课所说：不要太相信仪器。
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