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產(chǎn)品簡介
詳細(xì)介紹
吉辰蓄電池JC-12V-24AH 12V24AH參數(shù)圖片報價
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高頻開關(guān)電源的功率因數(shù)是非常重要的一個參數(shù),直接決定著產(chǎn)品是否符合通用的諧波標(biāo)準(zhǔn),衡量著產(chǎn)品的優(yōu)劣。為了減小諧波、提高功率因數(shù),高頻開關(guān)電源普遍采用了功率因數(shù)校正電路來改善電流波形。為了在設(shè)計階段就了解高頻開關(guān)電源的功率因數(shù)值,方便進(jìn)行功率因數(shù)校正電路參數(shù)的優(yōu)化,就需要進(jìn)行功率因數(shù)的測量。本文基于Matlab仿真軟件設(shè)計并給出了兩種功率因數(shù)測量的電路,用這兩種電路對RC正弦電路進(jìn)行了功率因數(shù)仿真測量和計算驗證;并把這兩種仿真測量電路應(yīng)用于三相大功率恒流充電電源的功率因數(shù)仿真測量中,zui后通過實驗驗證了其可靠性。
1 功率因數(shù)的定義
功率因數(shù)用于衡量輸入有功功率與輸入視在功率中的比例,用公式表示為:功率因數(shù)越高,輸入有功功率所占的比重越大;當(dāng)功率因數(shù)為l時,輸入的功率全部被作為有功功率吸收。
在正弦系統(tǒng)中,P全部是基波分量所做的有功,S也全部是基波分量的視在功率。但是在非正弦系統(tǒng)中,P和S都不是基波分量,而是所有電壓、電流的直流分量和各次諧波分量所做的功,功率因數(shù)的定義式可以表示如式(1):
其中,Uk、Ik分別為第k次諧波電壓電流的有效值。
當(dāng)輸入側(cè)無損耗時(即輸入電壓波形不失真),則式(1)可以簡化成式(2):
2 功率因數(shù)仿真測量的兩種方法
根據(jù)式(1),可以設(shè)計出*種功率因數(shù)測量電路。如圖l所示。其中,u和i相電壓和相電流。
在圖2中,用了三套圖1所示測量模型,構(gòu)成三相系統(tǒng)功率因數(shù)仿真模型,并使得P=PA+PB+PC,S=UA·IA+UB·IB+UC·IC代入計算,zui終得到功率因數(shù)值。
根據(jù)式(2),可以設(shè)計出第二種功率因數(shù)測量電路,如圖3所示。其中,u和i相電壓和相電流。
其中,f(μ)=1/sqrt(μ*μ+1),K=pi/180。這種方法是先求取THD值,再通過f(μ)計算出基波系數(shù)μ,然后再提取輸入電壓電流的角度來計算位移系數(shù)λ,zui后再把μ與λ目乘,得到PF。
在圖4中,用了三套圖3所示測量模型,構(gòu)成三相系統(tǒng)功率因數(shù)仿真模型,分別求得輸出值再進(jìn)行平均,zui終可以得到功率因數(shù)值。
3 計算驗證
為了驗證這兩種測量電路的正確性,將這兩種測量電路用于測量RC正弦電路的功率因數(shù)。如圖5所示。
圖5中電源頻率為220V/50Hz,R=5.1kΩ,C=lμF。這時可以算得等效阻抗為:
在線性電路中,基波系數(shù)μ為l,所以功率因數(shù)PF為0.848。
將測量電路用于圖5電路功率因數(shù)的測量,可以分別得到如圖6和圖7所示功率因數(shù)。其中圖6為*種測量方法測得的功率因數(shù);圖7為第二種測量方法測得的功率因數(shù)(橫坐標(biāo)為時間t軸)。
從圖6和圖7可以看到:采用兩種測量電路測得的功率因數(shù)都分別為0.848。測量結(jié)果與計算結(jié)果*。
4 實驗驗證
以未進(jìn)行功率因數(shù)校正的42kJ/S數(shù)字式高頻高壓恒流充電電源為實驗對象,采用這兩種仿真測量方法得到的功率因數(shù)如圖8、9所示。其中圖8為*種測量方法測得的功率因數(shù);圖9為第二種測量方法測得的功率因數(shù)(橫坐標(biāo)為時間t軸):
采用IDEAL 6l一806電能分析儀實測的功率因數(shù)值如表1所示。波形如圖10所示:
由此可見,在三相大功率電源系統(tǒng)中,仿真測得的功率因數(shù)與采用電能分析儀實際測量的功率因數(shù)值與仿真測量穩(wěn)定后(方框內(nèi)顯示)的數(shù)值誤差很小,其誤差主要由實際電路中存在的線路電感及其分布參數(shù)產(chǎn)生。
5 結(jié)束語
從計算結(jié)果和實際測量結(jié)果可以看到:除去系統(tǒng)剛開始仿真時的不穩(wěn)定狀態(tài)外,這兩種功率仿真測量電路的測量結(jié)果與實際計算結(jié)果和實際測量結(jié)果相符合。由此可以確定這兩種測量電路的可靠性。這兩種測量電路可以用來測量基于Matlab仿真中單相或三相系統(tǒng)的功率因數(shù),其測量結(jié)果準(zhǔn)確率高。