高功率因数电源改进
实验四 改善功率因数实验
实验四改善功率因数实验一﹑实验目的1.掌握日光灯电路的工作原理机电路连接方法。
2.通过测量电路功率，进一步掌握功率表的使用方法。
3.掌握改善日光灯电路功率因数的方法。
二﹑原理说明1.日光灯电路机工作原理日光灯电路主要有日光灯管、镇流器、启辉器等元件组成，电路如图3-1所示。
图3-1灯管两端有灯丝，管内充有惰性气体（氩气或氪气）及少量水银，管壁涂有荧光粉。
当管内产生弧光放电时，水银蒸汽受激发，辐射大量紫外线，管壁上的荧光粉在紫外线的激发下，辐射出接近日光的光线，日光灯的发光效率较白炽灯高一倍多，是目前应用最普遍的光源之一，日光灯产生弧光放电的条件，一是灯丝要预热并发射电子，二是灯管两端需要加一个较高的电压使管内气体击穿放电，通常的日光灯管本身不能直接接在220伏电源上使用。
启辉器有两个电极，一个是双金属片，另一个是固定片，二极之间并有一个小容量电容器。
一定数值的电压加在启辉器两端时，启辉器产生辉光放电，双金属片因受热伸直，并与静片接触，而启辉器因动片与静片接触，放电停止，冷却且自动分开。
镇流器是一个带铁芯的电感线圈。
电源接通时，电压同时加到灯管两端和启辉器的两个电极上，对于灯管来说，因电压低不能放电；但对于启辉器，此电压则可以起辉、发热，并使双金属片伸直与静片接触。
于是有电流流过镇流器、灯丝、和启辉器，这样灯丝得到预热并发射电子，经1-3秒后启辉器因双金属片冷却，使动片与静片分开。
由于电路中的电流突然中断，便在镇流器两端产生一个瞬时高电压，此电压与电源叠加后加在灯管两端，将管内气体击穿而产生弧光放电。
灯管点燃后，由于镇流器的作用，灯管两端的电压比电源电压低很多，一般在50~100V 。
此电压已不足以使启辉器放电，故双金属片不会再与静片闭合。
启辉器在电路中的作用相当于一个自动开关 。
镇流器在灯管启动时产生的高压，有启动前预热灯丝及启动后灯管工作时的限流作用。
日光灯电路实质上是一个电阻与电感串联电路。
改善功率因数的方法(1)
13.6改善功率因数的方法1.提高自然功率因数的方法(1)选择电动机的容量要尽量使其满载：采用降低用电设备无功功率的措施，称为提高设备的自然功率因数。
各工业企业所取用的无功功率中，异步电动机约占70%以上。
因为异步电动机在轻载或空载时，功率因数很低，空载功率因数只有0.2～0.3，满载时功率因数很高，约为0.85～0.89。
所以，要正确选择异步电动机的容量，容量不能过大，尽可能满载运行。
为了避免电机轻载运行(俗称"大马拉小车")不合理的运行方式，现有电机又不能更换小容量的，可以改变电机定子绕组接线来降低电机运行电压，最常用的方法是"Y─Δ"法。
适用于定子绕组为三角形接线，并有六个接线端、平均负荷在40％以下的轻载电动机。
(2)电力变压器不宜长期轻载运行：同理，选择电力变压器容量也不宜太大，因为对高压电网来说，变压器是高压电网的负载，也有提高功率因数的问题。
如果变压器满载运行，变压器一次侧功率因数仅比二次侧降低3％～5％左右，若变压器轻载运行，当负荷率小于0.6时，一次侧的功率因数就显著下降，可达11％～18％。
因此，电力变压器在负荷率为0.6以上时，运行才比较经济。
通常在75％～80％比较合适。
如果变压器负荷率长时间小于30％时，宜更换较小的变压器。
(3)合理安排工艺流程：在建筑工地，用电设备多，而且运行时间安排学问不少。
尤其是应限制一些电器空载运行时间，如采用空载延时断电装置来限制电焊机和机床的空载运行。
(4)异步电动机的同步化运行：如果负荷率不大于0.7及最大负荷不大于90％的绕线式电动机，必要时在绕线式电动机起动完毕后，向转子三相绕组中送入直流电励磁，即产生转矩把异步机牵入同步运行，运行中可向电网输送无功功率从而改善了供电线路的功率因数。
2.补偿电容法提高功率因数就是在感性负载两端并联适当容量的电容器，由于电容器是储能元件，利用它的无功功率来补偿用电设备的自感无功功率，故称为补偿法提高功率因数。
提高功率因数实验报告
提高功率因数实验报告引言：功率因数是电路中一个重要的参数，用来衡量电路对功率的利用效率。
功率因数越高，电路能更有效地利用输入电能转化为有用的输出功率。
为了提高功率因数，在实验中我们进行了一番研究和探索。
一、背景知识：功率因数是指电流与电压之间的夹角的余弦值，通常用cosφ来表示。
当电路中的电流和电压完全同相，即夹角为0时，功率因数为1，这意味着电路有效利用了输入电能。
而如果电流和电压之间的夹角为90度，此时功率因数为0，电路无法有效利用输入电能。
二、实验目的：本次实验的目的是通过实验研究，探索提高功率因数的方法和手段。
我们希望能找到一种方法，使得电路中的功率因数尽可能接近1，以提高电路的效率和稳定性。
三、实验方法：1. 实验装置：本次实验使用了一台交流供电电源、一块功率因数测试仪和一台示波器。
2. 实验步骤：首先，我们将交流供电电源与待测电路连接，确保电路中的电压和电流能够被测试仪正确测量。
然后，我们使用示波器观测电路中的电流和电压波形。
接下来，我们将调整电路中的元件，改变电路的结构和参数，以使功率因数得到改善。
这可能包括改变电容器或电感器的数值，调整电路中的电阻等。
在每一次调整后，我们使用功率因数测试仪测量电路中的功率因数，并记录结果。
四、实验结果：经过一番调整，我们得到了一些有关提高功率因数的实验结果。
以下是一些值得注意的发现：1. 增加功率因数的方法：通过在电路中添加补偿电容或补偿电感，我们可以显著提高功率因数。
这些补偿元件能够改变电流和电压之间的相位关系，从而使得功率因数接近1。
2. 调整电路参数的重要性：我们发现，调整电路中的参数对于改善功率因数十分重要。
例如，在并联电路中增加电阻和电感，可以有效地提高功率因数。
3. 实验结果的可重复性：我们进行了多次实验，结果显示，通过相同的调整方法，可以得到相似的功率因数改善结果。
这表明我们的实验结果是可重复的，提高功率因数的方法是有效的。
五、讨论：通过本次实验，我们发现了一些有关提高功率因数的方法和技巧。
改善电路功率因数的意义和方法
改善电路功率因数的意义和方法
改善电路的功率因数的意义：功率因数（Power Factor，PF）是衡量电路对电力的利用效率的重要指标之一。
电路的功率因数是电路中实际功率与视在功率之比，表征了电路中有功负载对电流和电压的相位关系，是衡量电路负载纯度的参数。
具有较高功率因数的电路能更有效地利用电力，减少能源消耗，提高电网运行效率。
改善电路功率因数的方法：
1. 安装功率因数补偿装置：功率因数补偿装置能实时检测电路功率因数，将电路中的功率因数调整到接近1的合理范围内。
常用的功率因数补偿装置有电容器补偿装置和静态无功功率补偿装置。
2. 设计合理的电路拓扑结构：合理设计电路拓扑结构，在电路规划和建设阶段就考虑到功率因数的要求，减少低功率因数负载的使用。
3. 控制电路中非线性负载：非线性负载会引起谐波电流，使功率因数下降。
通过采用滤波器等方法控制电路中的谐波电流，改善功率因数。
4. 调整电源电压：提高电源的输出电压，相同的有功功率下，电流减小，功率因数提高。
5. 合理选择电气设备和电器产品：选择功率因数较高的电气设备和电器产品，
减少电路中的低功率因数负载的使用。
综上所述，改善电路的功率因数能提高电路的电能利用率，减少能源浪费，提高电网运行效率。
通过合理设计和控制，选择适当的电器设备和电气产品，并安装功率因数补偿装置等方法，可以有效改善电路的功率因数。
讨论改善电路功率因数的意义和方法
讨论改善电路功率因数的意义和方法电路功率因数是电路中有功功率与视在功率的比值。
在日常生活和工业生产中，我们通常会使用各种电器和电子设备，这些设备使用的电能通常是交流电。
在交流电路中，若有功功率占据了一定比例的视在功率，则表明电路功率因数较高，反之则表明电路功率因数较低。
改善电路功率因数，对于节能减排、降低电能损耗和提高电力系统运行效率，具有重要的意义。
改善电路功率因数有助于节能减排。
在实际生产和生活中，很多电气设备的功率因数比较低，这些设备的视在功率比实际有功功率要高得多，导致电流的传输过程中额外损耗了大量的电能。
当我们采取措施来提高电路功率因数时，相当于在这些设备的使用过程中减少了视在功率，从而降低了电能的消耗，实现了节能减排的目的。
改善电路功率因数可以降低电能损耗。
在电力系统中，电能的传输是具有一定电阻的电线内部通过电流来实现的，由于电线的阻抗，电能会在传输过程中发生一定的损耗。
当电路功率因数低时，实际的有功功率与视在功率之间的差异较大，进而导致电流较大，相应地会增加电线的损耗。
当我们采取改善电路功率因数的措施时，可以有效地降低电能的损耗。
针对如何改善电路功率因数的方法，下面列举几种常见的方式：第一种方法：在电路中并联电容器或电感器。
这些被称为补偿器的电容器或电感器可以改善电路的功率因数。
在电路中并联电容器可以将电路的视在功率降低，从而改善电路功率因数；而在电路中并联电感器则可以减小电路的无功功率，进而提高电路的功率因数。
第二种方法：采用有功调节设备。
有功调节设备可以不断地对电流的波形进行改善，以降低电路的视在功率，从而提高电路的功率因数。
采用有功功率因数校正器、直流电感元件等都可以实现有功调节的作用。
第三种方法：采用交直流共用电源或高频电力传输技术。
交直流共用电源的特点是交流电直接变换成直流电，从而消除了交流电在传输过程中的效率损失。
而高频电力传输技术则可以将交流电转换成高频信号，使其通过电磁波形式传输，在长距离传输过程中减少电线损耗，从而提高电路的功率因数。
提高功率因数的方法和意义
提高功率因数的方法和意义
提高功率因数是为了改善电力质量，降低电流、电压损耗和能耗，以及提高电设备的效率。
下面我将详细回答你的问题：
一、什么是功率因数
功率因数是指电路中有功功率与视在功率之比，通常用cosφ表示。
它是反映电路中有功电能和无功电能占比的一个重要参数，用来衡量电源供给质量的好坏。
二、为什么需要提高功率因数
1. 降低线路损耗：当电路中存在较大的无功功率时，会导致线路中的电流加大，进而造成线路损耗增加，影响能耗效率。
2. 提高电设备效率：电动机、变压器等电设备的能耗效率与功率因数密切相关。
当功率因数低时，电设备的效率会降低，能耗增加，使用寿命缩短。
3. 减少电力系统负荷：在供电系统中，功率因数低会导致发电机出力减小，增加对发电设备的负荷，降低电能供给质量。
三、提高功率因数有哪些方法
1. 安装功率因数补偿装置：通过安装电容器等设备，将电路中的无功功率转化为有功功率，提高功率因数。
2. 调整电源输出电压：通过调节电源输出电压，使其保持稳定，可以有效提高功率因数。
3. 优化电气系统设计：在设计电气系统时，应该合理选择电源设备和电力设备的配合方案，避免出现功率因数低的情况。
总之，提高功率因数可以降低电力系统中的能耗损失，提高电设备的效率，保障电力供给的质量，是电力系统优化和节能降耗的重要举措。
在线式UPS电源的功率因数调整与提升技术
在线式UPS电源的功率因数调整与提升技术UPS（不间断电源）是一种可提供持续稳定电力的设备，其作用是在电网电压异常或突然中断时，为关键设备提供电力，确保其正常运行。
在线式UPS电源是一种较为常见的UPS类型，具备电池储能功能，能够实现无缝切换，提供高效稳定的电力保障。
本文将探讨在线式UPS电源的功率因数调整与提升技术，以改善其功率因数问题，提高能源利用效率。
功率因数（Power Factor, PF）是一个衡量电气设备利用电力效率的重要指标。
功率因数越高，设备对电网的负担越小，电能利用效率越高。
在线式UPS电源在正常工作情况下，其功率因数则可能低于理想值1，导致电能利用率下降，能源浪费。
因此，研究如何调整和提升在线式UPS电源的功率因数是非常重要的。
一种常见的提升在线式UPS电源功率因数的技术是使用降压变压器。
降压变压器可以通过电气变压作用，将输出电压调整到适当的范围，从而提高在线式UPS电源的电压质量。
同时，降压变压器还能够实现电源的输入和输出隔离，提高系统的安全性和稳定性。
另一种提升在线式UPS电源功率因数的技术是使用有源功率因数校正器（Active Power Factor Correction, APFC）。
有源功率因数校正器是一种能够自动调整电流和电压相位，实现功率因数补偿的设备。
它通过检测输入电源的功率因数，根据需要，调节电流和电压的相位，将功率因数维持在较高的水平。
有源功率因数校正器能够在实时监测电源状态的基础上，对负载进行动态调整，提高系统整体的功率因数。
除了降压变压器和有源功率因数校正器，还有一些其他的技术可以用于调整和提升在线式UPS电源的功率因数。
例如，使用滤波器可以减少谐波干扰，提高电源质量；通过优化电路设计，改善电路效率，降低功耗；采用高性能的电子元器件，提高系统的可靠性和稳定性。
此外，针对在线式UPS电源功率因数调整与提升技术的研究还可以进一步探索以下方向：1. 利用先进的数字信号处理技术，实现在线式UPS电源功率因数的在线调整和控制。
PFC电源设计解读
PFC电源设计解读PFC（Power Factor Correction）电源设计在现代电子产品中起着至关重要的作用。
PFC技术可以改善电源的功率因数，提高电源效率，降低谐波污染，减少电网负荷，从而降低能源消耗和电费支出。
本文将对PFC电源设计进行解读，包括PFC的原理、应用、设计要点以及常见的PFC拓扑结构。
一、PFC的原理PFC技术是通过提高电源输入端的功率因数，减少谐波失真，实现电源的高效稳定运行。
传统的电源系统中，大多采用整流桥+滤波电容的方式直接将交流电转换为直流电，这种设计通常功率因数较低（0.6-0.7左右），谐波失真较高。
而PFC技术则是通过引入功率因数校正电路，使得输出端的电流与电压同相位，从而提高功率因数，减小电流谐波，符合电气标准要求。
PFC技术主要有两种类型，一种是主动PFC，一种是被动PFC。
主动PFC采用控制电路主动调节输入电流与电压的相位关系，以实现目标功率因数；被动PFC则是通过电感、电容等被动元件实现功率因数修正。
主动PFC的效果更为显著，但成本较高，适用于高端需求较高的电源系统；而被动PFC成本低廉，但功率因数改善效果较弱，适用于一般性电源系统。
二、PFC的应用PFC技术广泛应用于各类电源设备中，特别是涉及到能耗要求的行业，如通信、工控、医疗等。
在这些领域，PFC技术能够有效提高电源效率，降低能耗成本，减少对电网的干扰。
此外，PFC技术还有助于提高系统的稳定性和可靠性，减少电磁干扰，延长设备寿命，提高系统性能。
因此，PFC技术已成为未来电源设计的必备技术之一三、PFC电源设计要点在进行PFC电源设计时，需要考虑以下几个要点：1. 选择合适的PFC拓扑结构：常见的PFC拓扑结构包括Boost型PFC、Bridgeless PFC、Buck-Boost型PFC等，每种结构各有特点，应根据具体需求选择合适的拓扑结构。
2.选型合适的元器件：电源设计中，元器件的选型对整个系统的性能至关重要。
改善功率因数的方法
改善功率因数的方法
改善功率因数的方法有以下几种：
1. 安装功率因数校正装置：功率因数校正装置（Power Factor Correction Device）可以根据电网的功率因数情况，自动调整并优化负载的功率因数，使之接近1。
这样可以减少无效功率的损耗，提高电能利用率。
2. 使用电容器并联调节功率因数：在大型工业和商业设备中，可以使用电容器并联到电路中，来调节功率因数。
电容器通过补偿感性负载的无功功率，改善功率因数并减少无功功率的损耗。
3. 平衡负载：在多个负载并联的情况下，尽量使各个负载的功率因数相同，可以减少功率因数的波动和完善系统的功率因数。
4. 减少感性负载：感性负载如电动机、变压器等会引起功率因数的下降，因此减少感性负载可以改善功率因数。
例如，可以采用高效能低损耗的电动机，在运行时尽量避免轻载和空载。
5. 优化电源系统：通过合理设计和优化配电系统、使用高效节能的电源设备，可以减少无功功率的消耗，改善功率因数。
需要注意的是，改善功率因数并不意味着减少总功率的消耗，只是通过减少无效
功率的损耗，提高电能利用率。
因此，在实际应用中应权衡经济效益、投资成本和实际需求，选择合适的方法来改善功率因数。
讨论改善电路功率因数的意义和方法
改善电路功率因数的意义和方法在交流电路中，电压与电流之间的相位差（θ）的余弦叫做功率因数，用符号cos(θ)表示。
在数值上，功率因数等于有功功率P与视在功率S的比值，即cos(θ)=P/S，功率因数cos(θ)的大小通常与电路中等效负荷的性质有关。
功率因数是电力系统中一个重要的技术数据。
一、改善功率因数的意义（1）提高设备的利用率对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压U和额定电流I设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。
由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的（P=U*I* cos(θ)），这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机输出电能可以得到完全的利用（cos(θ)=1）；但是当负载为感性或容性时，发电机输出电能就得不到充分利用（cos(θ)<1）。
为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数，以提高发电机的利用效率。
（2）减少线路损耗对于电力系统中的输电部分，输电线路输送功率的损耗为：P R=I2*R，其中输电线路上传输的电流为：I=P/U/cos(θ)，当系统电压U和传输功率P都不变的情况下，提高功率因数cos(θ)必然会降低输电线上的功率损耗。
（3）改善电能质量线路上输送的无功功率为：Q=U*I* sin(θ)= U*I*(1—cos2(θ))1/2，功率因数越低，说明线路上的无功功率越大，因而输送功率的过程中造成的电压降更大。
在实际中，提高功率因数意味着：（1）提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。
（2）可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。
例如：当cos(θ)=0.5时的损耗是cos(θ)=1时的4倍。
（3）能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。
（4）可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。
（5）因发电机的发电容量的限定，故提高cos(θ)也就使发电机能多出有功功率。
利用前沿调制改善功率因数和电源性能
利用前沿调制改善功率因数和电源性能关键字：PFC电源PWM离线功率转换器作者：Michael O'Loughlin德州仪器(TI)一般，我们需要使用一个双级功率系统的电源，来满足80+计划功率因数要求和EN61000-3-2谐波电流要求，其具体如下：1. 一个功率因数校正(PFC)升压预稳压器(第1级)，用于整形输入电流和提供高功率因数。
2. 由于PFC升压电压非常高，因此要求一个次级(第2级)将这种高升压电压调低至可用输出电平。
这种方法存在的主要问题是，在功率转换器前端添加一个次级，降低了电源的效率。
这让其很难达到80+电源计划的高效率要求。
为了消除给离线功率转换器添加PFC前端级所产生的损耗，一些设计人员使用了各种各样的PFC拓扑结构，例如：可降低开关损耗的PFC升压跟随器和/或能够减少传导损耗的交错式PFC。
降低损耗的另一种方法是，设计一个使用前沿脉宽调制(PWM)的主级(第1级)和使用传统后沿调制的次级(第2级)。
本文将为您介绍什么是前沿调制，以及它是如何通过减少升压电容器(IC)中的高频RMS电流来提高效率的。
后沿与前沿脉宽调制后沿脉宽调制比较器通过对比锯齿电压波形(OSC)和误差电压(ERR)来控制功率转换器占空比(D)。
一般，误差电压由一个反馈运算放大器控制。
在后沿脉宽调制中，OSC引脚被馈送给脉宽调制比较器的负输入，而误差电压则馈送至脉宽调制比较器的非反相输入。
脉宽调制比较器的输出用于控制功率转换器(QA)的FET栅极。
该栅极驱动导通信号与OSC信号波谷同步。
在这种配置结构中，FET栅极驱动的后沿经过调制，以达到功率转换器占空比(D)。
该后沿为FET关断时(请参见图1)。
请注意，在脉宽调制控制器中，在每个脉宽调制周期之前添加一个人为停滞时间，其在每个脉宽调制周期开始以前关闭功率级开关。
必须使用停滞时间来防止出现100%占空比，从而防止出现磁饱和。
需要注意的是，为了简便起见，图1并未显示停滞时间。
功率因数及其提高要点
Qc Q Q' P(t an1 t an2 )
又因
QC I X C
2 C
U2 CU 2 XC
所以
QC P C (t an1 t an 2 ) 2 2 U 2fU
式中P是负载所吸收的有功功率, U是负载的端电压, φ1和
φ2分别为补偿前和补偿后的功率因数角。
2） 降低线路损耗和线路压降
２．提高功率因数的方法 提高功率因数的方法除了提高用电设备本身的功率因 数（例如正确选用异步电动机的容量或减少轻载和空 载）外, 主要是通过在感性负载两端并联电容器的方法
对其无功功率进行补偿, 如图所示。
设负载的端电压为 U , 在未并联电容时, 感性负载
中的电流为
.
U U U U I1 Z1 R jX L Z1 1 Z1
.
.
当并上电容后, I 1 不变 , 而电容支路电流为 . j
C
U XC
.
则线路总电流为
I I1 I C
.
.
从相量图可看出, 在感性负载的两端并联适当的电容后, 可使
电压与电流的相位差φ减小,即原来是φ1, 现减小为φ2。由于 cosφ2 > cosφ1, 线路中总电流由I1减小为I。
电路基础
功率因数及其提高
1. 提高功率因数的意义 1） 充分利用电源设备 一般交流电源设备（发电机、变压器）都是根据额定电压 UN和额定电流IN进行设计、制造和使用的。它能够给负载 提供的有功功率为P1= UNINcosφ。当UN、IN为定值时, 若 cosφ低, 则负载吸收的功率就低, 因而电源供给的有功功率P1 也低, 这样电源的潜力就没有得到充分发挥。
I1
浅谈功率因数的意义及提高功率因数的方法
浅谈功率因数的意义及提高功率因数的方法【摘要】功率因数是衡量电路中有用功率和视在功率之间关系的一个重要参数。
良好的功率因数可以提高电路的效率并减少能耗，对于保障电力系统的正常运行至关重要。
为了改善功率因数，可以通过改进电气设备、使用功率因数校正装置、减少电气设备同时运行、合理安排电气设备的装置位置以及提高电气负载的平衡性等方法来实现。
合理使用功率因数校正装置可以有效提高功率因数，对电力系统的稳定性有益。
了解功率因数的意义并采取相应的方法来提高功率因数，对于提高电路效率、减少能耗、保障电力系统的稳定运行都是非常重要的。
【关键词】功率因数、定义、重要性、改善方法、电气设备、校正装置、电气负载、装置位置、稳定性、电力系统。
1. 引言1.1 功率因数的定义功率因数是衡量电路中有用功率与全部视在功率之间关系的一个物理量。
功率因数的定义为有功功率与视在功率之比。
在交流电路中，有功功率是产生有用功率的能量，而视在功率是电路中所有能量的总和，包括有功功率和无功功率。
功率因数的大小范围在0到1之间，当功率因数接近1时，表示电路中大部分功率被用于做有用的功，效率较高。
而当功率因数较小或为负数时，说明电路中存在较多的无用功率，效率较低。
功率因数的作用主要体现在提高电路的能效和稳定性方面。
有较高功率因数的电路能够更有效地利用电能，减少能源的浪费，降低能源成本。
功率因数还能提高电路的稳定性，减少电路中的电压波动和损耗，延长电气设备的使用寿命。
正确理解和提高功率因数是非常重要的。
通过一些方法可以有效地改善功率因数，提高电路的能效和稳定性。
接下来将介绍一些提高功率因数的方法，希望能对读者有所启发。
1.2 功率因数的重要性功率因数是电力系统中非常重要的一个参数，它直接影响到电气设备的运行效率和电力系统的稳定性。
功率因数的大小反映了电流与电压之间的相位差，当功率因数接近1时，说明电流与电压同相位，电能利用率高；而当功率因数较低时，说明电流与电压之间存在较大的相位差，电能浪费较多，影响电力系统的效率和经济性。
电路中的功率因数校正提高电源效率的方法
电路中的功率因数校正提高电源效率的方法在电力系统中，功率因数是衡量电路中有功功率与视在功率之比的参数。
当功率因数接近1时，表示电路的能量利用效率较高；而功率因数较低则表示存在较大的无效功率损耗。
为了提高电源的效率，并减少对能源的浪费，采取功率因数校正措施是十分重要的。
本文将介绍几种常见的方法，来改善电路中的功率因数校正，提高电源效率。
一、有源功率因数校正方法有源功率因数校正可以通过引入有源功率电子器件，如功率因数校正控制器（PFC），来调整电路中的功率因数。
PFC根据电路的输入和输出特性，通过控制电流的相位和幅值，实现功率因数的校正。
1. 单级整流功率因数校正单级整流功率因数校正适用于直流电源和低功率交流电源。
它通过全桥整流电路将交流信号转换为直流信号，并利用功率因数校正控制器来实现功率因数的校正。
2. 多级整流功率因数校正多级整流功率因数校正适用于高功率交流电源。
它将输入交流信号分割为多个等值的部分，分别经过整流电路和功率因数校正控制器的作用后，再进行并联输出。
这样可以提高整体系统的功率因数，并减少电路中的谐波失真。
二、无源功率因数校正方法无源功率因数校正主要是通过连接电感、电容等被动元件来实现的。
它不需要额外的能源输入，是一种相对简单且经济的功率因数校正方法。
1. 电容器补偿法电容器补偿法是一种常见的无源功率因数校正方法。
通过连接电容器到电源电路中，利用电容器的电流-电压特性来改善功率因数。
电容器能够吸收无功功率，从而提高功率因数。
2. 串联电感法串联电感法也是一种无源功率因数校正方法。
通过串联电感到电源电路中，可以改变电路的阻抗特性，从而减小无功功率的流动。
此方法适用于负载有饱和磁芯材料的电路。
三、整流桥电路的谐波校正方法在电路中，整流桥电路常常会引入谐波失真，从而影响功率因数。
为了解决这个问题，可以采取以下几种谐波校正方法。
1. 调整整流桥的电路结构可以通过改变整流桥电路的结构，选择合适的二极管材料和电容电感参数等，来减少谐波失真。
改善功率因数实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除改善功率因数实验报告篇一：功率因数提高实验报告功率因数提高一、实验目的1、了解荧光灯的结构及工作原理。
2、掌握对感性负载提高功率的方法及意义。
二、实验原理荧光灯管A，镇流器L，启动器s组成，当接通电源后，启动器内发生辉放电，双金属片受热弯曲，触点接通，将灯丝预热使它发射电子，启动器接通后辉光放电停止，双金属片冷却，又把触电断开，这是镇流器感应出高电压加在灯管两端使荧光灯管放电，产生大量紫外线，灯管同壁的荧光粉吸收后辐射出可见光，荧光灯就开始正常的工作，启动器相当一只自动开关，能自动接通电路和开端电路。
伏在功率因数过低，一方面没有充分利用电源容量，另一方面又在输电电路中增加损耗。
为了提高功率因数，一般最常用的方法是在伏在两端并联一个补偿电容器，抵消负载电流的一部分无功分量。
三、实验内容1、按图二接线，经老师检查无误，开启电源。
2、用交流电压表测总电压u，镇流电路两端电压ul及灯管两端电压uA，用交流电流表测总电流I，灯光支路电流Ia及电容支路电流Ic，用功率表测其功率p。
四、实验结论随着功率因数的提高，负载电流明显降低。
五、实验心得1注意电容值，以免接入大电容时，电流过大。
2不能带电操作。
篇二：改善功率因数的实验(华电版)华北电力大学实验报告实验名称：改善功率因数的实验课程名称：专业班级：学生姓名：学号：成绩：指导教师：实验日期：20XX.11.12篇三：电路基础实验报告日光灯功率因素改善实验实验题目:日光灯电路改善功率因数实验一、实验目的1、了解日光灯电路的工作原理及提高功率因数的方法；2、通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会电工电子电力拖动实验装置；3、学会日光灯的接线方法。
二、实验原理用p、s、I、V分别表示电路的有功功率、视在功率、总电流和电源电压。
按定义电路的功率因数cos??pp?。
由此可见，在电源电压且电路的有功功sIu率一定时，电路的功率因数越高，它占用电源（或供电设备）的容量s就越少。
改善功率因数实验报告
改善功率因数实验报告改善功率因数实验报告一、实验目的本实验旨在通过改善电路的功率因数，提高电能的利用效率，降低电网的负荷损耗，从而达到节能减排的目的。
二、实验原理功率因数是指电路中有用功与视在功之比，用以描述电能的有效利用程度。
功率因数的数值介于0和1之间，数值越接近1，表示电能利用效率越高。
在实际应用中，由于电路中存在电感和电容等元件，导致电流与电压之间存在相位差，从而降低了功率因数。
为改善功率因数，我们可以采取以下几种方法：1. 添加功率因数校正装置：通过在电路中添加电容器或电感器，来补偿电流与电压之间的相位差，从而提高功率因数。
2. 优化电路设计：合理选择电路元件的参数，使电流和电压的相位差尽可能小，从而提高功率因数。
3. 调整负载的使用情况：合理安排负载的使用时间和使用量，避免电网出现过大的负荷波动，从而降低功率因数。
三、实验步骤1. 搭建实验电路：选择合适的电路图，搭建电路实验平台。
电路中应包括电源、电容器或电感器、负载等元件。
2. 测量电路参数：使用万用表或专用仪器，分别测量电压、电流、功率等参数，并记录下来。
3. 计算功率因数：根据测量得到的数据，计算功率因数的数值。
4. 改善功率因数：根据实验目的，选择适当的方法，进行功率因数的改善。
例如，可以添加电容器或电感器，调整电路元件的参数等。
5. 重新测量电路参数：在改善功率因数后，重新测量电压、电流、功率等参数，并记录下来。
6. 再次计算功率因数：根据重新测量得到的数据，计算功率因数的数值，并与改善前进行对比。
四、实验结果与分析通过实验，我们可以得到改善功率因数前后的数据，并进行对比分析。
如果改善后的功率因数数值较改善前有所提高，则说明我们的改善方法是有效的。
在实验过程中，我们还可以观察到一些现象。
例如，当我们添加电容器或电感器时，电路中的电流和电压波形可能会发生变化。
这是因为电容器或电感器对电流和电压的相位差进行了补偿，使它们更加接近同相位，从而提高了功率因数。
提高功率因数实验报告
提高功率因数实验报告
实验目的：通过调整电路参数，提高功率因数，降低电网负荷，提高电能的利用率。
实验原理：
功率因数是描述交流电路中有功功率与视在功率之间关系的一个参数，通常用标称功率因数cosθ来表示。
其中，cosθ=有功
功率/视在功率。
功率因数的大小对电网的负荷有直接影响，
功率因数越接近1，电网负荷越小，电能利用率越高。
实验步骤：
1. 搭建交流电路实验装置，包括电源、电容器、电感器、电阻等元件。
2. 将电源输出电压调整为所需数值。
3. 测量电路中的电压和电流，计算得到交流电路中的有功功率和视在功率。
4. 根据计算结果，计算得到功率因数。
5. 调整电阻、电容器或电感器的数值，观察功率因数的变化。
6. 分析实验结果，得出提高功率因数的方法和原因。
实验结果：
通过调整电路参数，我们观察到功率因数的变化。
当电阻增大、电容器减小或电感器增大时，功率因数相应增大，电网负荷减小，电能利用率提高。
实验结论：
通过调整电路参数，可以提高功率因数，降低电网负荷，提高
电能的利用率。
调整电阻、电容器或电感器的数值可以有效地改变功率因数。
改进意见：
在实际电路中，可以通过使用功率因数校正装置来实现功率因数的自动调整，从而提高电能的利用率。
同时，可以采用更高效率的电子元件和控制策略，进一步提高功率因数和电能利用效率。
高压和低压设备的功率因数调整技巧
高压和低压设备的功率因数调整技巧功率因数是指电力系统中的有效功率与视在功率的比值，通常用来衡量电源设备的利用率和能效。
一个良好的功率因数能够提高电力系统的效率，并减少电能消耗。
在高压和低压设备中，调整功率因数是非常重要的。
本文将介绍高压和低压设备的功率因数调整技巧及其应用。
一、高压设备的功率因数调整技巧1. 安装功率因数校正装置：对于高压设备而言，安装功率因数校正装置是一种常见且有效的功率因数调整方法。
这些装置通过自动监测电网中的功率因数，并根据需要自动调整电网的电压和电流。
功率因数校正装置还可以减少设备的损耗，提高系统的稳定性。
2. 使用电容补偿：电容补偿是调整高压设备功率因数的一种常用技术。
通过在电网中并联连接适当的电容器，可以补偿电感负载和电网阻抗之间的差异，从而提高功率因数。
电容补偿可以在短时间内快速调整功率因数，减少电网的无功功率损耗。
3. 合理选择电源设备：在高压设备中，选择功率因数较高的电源设备对调整功率因数非常重要。
例如，选择具有高效电源和低功率因数的电动机，可以减少能量损耗和无功功率的产生。
因此，在购买高压设备时，应优先选择功率因数较高的设备，以提高系统能效。
二、低压设备的功率因数调整技巧1. 使用电力电容器：电力电容器是调整低压设备功率因数的常见设备之一。
通过将电容器并联连接到设备的电源线路上，可以实现对功率因数的快速调整。
电力电容器具有响应速度快、调节精度高的特点，可以在瞬间调整电路的功率因数，减少能量损耗。
2. 定期进行功率因数测量：为了保持低压设备的良好功率因数，定期进行功率因数测量是必要的。
通过测量得到的数据，可以及时发现设备功率因数的偏离情况，并采取相应的调整措施。
定期测量功率因数可以提高设备的能效，并延长设备的使用寿命。
3. 合理布置设备：低压设备的布置对功率因数的调整也有一定影响。
合理布置设备可以减少电路的无功功率损耗，并优化电流的分配。
例如，将电感性负载与电容性负载分开布置，可以减少电路的无功功率，提高功率因数。
电力系统提高功率因数的必要性及其补偿途径
电力系统提高功率因数的必要性及其补偿途径摘要：功率因数是电力系统中的重要参数之一，它反映了电能利用的效率和质量。
本文介绍了提高功率因数的必要性和意义，并综述了常用的功率因数补偿途径，包括静态无功补偿、动态无功补偿和谐波滤波器等。
文章还分析了不同补偿途径的优缺点和适用范围，并提出了一些优化建议，为提高电力系统的功率因数提供了有益的参考。
关键词：功率因数、无功补偿、谐波滤波器、电力系统、效率电力系统中的功率因数是衡量电能利用效率和质量的重要参数，它的大小对电力系统的稳定运行和电能质量有着重要影响。
目前，电力系统中功率因数低下、无功功率浪费等问题已经引起了广泛的关注。
为了提高电力系统的功率因数，需要采取一些有效的补偿措施。
本文将综述常用的功率因数补偿途径，并分析其优缺点和适用范围，为提高电力系统的功率因数提供有益的参考。
1功率因数的概述1.1 功率因数的定义和计算方法功率因数（Power Factor，PF）是指电路中有用功与总功率之比，它反映了电能利用的效率和质量。
功率因数越高，表示电路中有用功占总功率的比例越大，电能利用效率越高。
功率因数的计算方法为PF=P/|S|，其中P表示有用功，|S|表示总功率，单位为无量纲。
1.2 功率因数的重要性和意义功率因数对电力系统的负荷特性、电能质量和能源利用效率都有着重要影响。
功率因数低下会引起电力系统电压降低、线路损耗增加、设备寿命缩短等问题，严重时还会引起电力系统的稳定性问题和电能质量问题。
提高功率因数可以降低电力系统的无功损耗，提高电网设备的运行效率，减少电网的能源消耗，降低电网的运行成本，从而达到节能减排的目的。
2静态无功补偿2.1 静态无功补偿的原理和分类静态无功补偿技术是一种通过电子器件实现的无功补偿技术。
它通过控制电容器和电感器的接入和切断，实现对电力系统的无功功率补偿。
静态无功补偿技术主要分为并联型、串联型和混联型等不同类型。
并联型静态无功补偿器主要由电容器和开关元件组成，它通过在电容器和电源之间并联接入电源电网，实现无功功率的补偿。
功率因数提高的方法
功率因数提高的方法功率因数是衡量电力系统有功和无功功率之间关系的一个重要参数。
在电力系统中，功率因数低会导致电网负载能力降低、线损增加、设备寿命缩短和电能浪费等问题。
因此，提高功率因数是电力系统优化运行和节能降耗的重要手段。
下面将从多个方面介绍提高功率因数的方法。
1. 优化电容器配置：电容器是提高功率因数的常用装置。
通过合理配置和安装电容器，可以补偿电网中的无功功率，从而提高功率因数。
电容器的容量和数量应根据实际负载情况和功率因数改善的目标来确定。
同时，选用优质的电容器产品，确保其稳定性和长寿命，以提高功率因数的效果。
2. 相电容器补偿：相电容器补偿是在负载设备的供电线路中接入电容器，通过改变电流相位关系来提高功率因数。
相电容器补偿可以实现快速调整，适用于波动较大和变化频繁的负载设备。
可以通过准确测量电流的相位差来确定电容器的最佳补偿量，以达到最佳功率因数改善效果。
3. 并联电容器补偿：并联电容器补偿是将电容器与负载设备并联连接，通过改善电流谐波和提供无功功率来提高功率因数。
并联电容器补偿可以减少谐波污染和电网不稳定性问题，提高电力系统的稳定性和可靠性。
可以使用谐波分析工具来确定电容器的最佳并联补偿位置和容量，以取得最佳的功率因数提高效果。
4. 合理负荷管理：合理的负荷管理可以减少电网的无功功率需求，提高功率因数。
通过合理安排负载设备的使用时间和负载均衡，可以避免电网在高负载时产生较大的无功功率需求。
此外，合理的计划维护和设备更新可以降低设备的无功功率损耗，进一步提高功率因数。
5. 调整电源电压：电源电压的偏差会导致负载设备的功率因数下降。
因此，调整电源电压可以有效地提高功率因数。
可以通过安装电压稳定器和采取电源调节措施，维持电源电压在额定范围内，从而实现功率因数的提高。
6. 谐波滤波器的使用：谐波电流会导致电力系统的功率因数下降。
谐波滤波器可以减少谐波电流的产生和传输，有助于提高功率因数。
通过合理选用谐波滤波器并正确安装，可以减少电网无功功率的损耗，从而改善功率因数。
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三、说明
1、至少使用2片TI芯片，推荐采用TI公司PFC控制芯片 UCC28019。
2、功率因数说明：在假设变压器副边电压U2为标准正弦波
条件下，功率因数的计算公式为：U 2IU 212 c Io 2s1II2 2 1cos1cos1
式中：U2、I2分别为变压器副边的电压、电流有效值，I21 为I2中的基波分量, 1为U2和I21之间的相位差。考虑到本题 电路的特点，为计算简单，可以用U2、I2之间相位差 的 余弦 cos 作为功率因数。
3、在隔离变压器前用自耦变压器调整输入电压，用滑线变 阻器模拟负载。
4、为测试方便，在制作电路时，留出U2、I2、UO、IO的 测试点。
5、调试时，要防止输出端开路或短路。
6、设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、
主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的
2021/源3/7 程序用附件给出。
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开关管要求工作在65KHz，在系统中取 IRFP460,最大反向电压可到500V，最大电流 20A，导通电阻小，开关管上升时间为120ns. 可满足题目要求。
D1二极管主要的功能是使系统快速启 动，系统中采用FR307，快恢复二极管D2取 1个MUR3060双管并联使用，需要加散热装 置。
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㈡、高功率因数电源产生的背景
传统的AC-DC变换由交流电网经整流电路采用 电容滤波获得直流电压，这种变换电路主要缺点 有：
（a）、输入交流电压是正弦波，但输入的交流 电流是脉冲电流，波形严重畸变，干扰电网电压， 产生向四周辐射和沿导线传播的电磁干扰；
（b）、为了得到可调的直流电压，采用晶闸管 可控整流电路，但脉动很大，需要很大的滤波器 才能得到平稳的直流电压。
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2.PFC控制电路设计与参数计算： PFC控制电路采用TI公司的专用PFC芯片UCC28019，作为整个校正系统的
控制器。UCC28019为持续传导模式的PFC控制器，锯齿波振荡频率为65K，输 出方波最高占空比为97%，内带5V的电压基准，推挽式输出的驱动电压可达 12.5V，电流达1.5A。具有电源输入软启动保护，以及反馈电压欠压，过压锁 存，和峰值电流限制，此外还设有电压，电流反馈补偿端。校正后的功率因 数可达0.99以上，特别适用于BOOST 升压电路，输入电压范围宽，输出功率 大。FPC控制的电路设计如下图示：
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二、要求
1、基本要求 （1）当电压U2为(15～19)V，负载电流IO为(0.5～
2)A时，要求输出电压UO稳定在36V，其误差的绝 对值小于5% 。 （2）变压器副边电流I2的波形应为正弦波，失真 度小于5% 。 （3）电路功率因数大于0.95（在变压器副边测 量）。
（4）输出电路具有过流保护功能(输出电流Io达 2.5A时自动保护)。
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2、发挥部分 （1）设计制作检测输出电压和输出电流的
测量电路，其测量误差绝对值小于2% 。 （2）当U2电压为18V，负载电流为(0.5～
2)A时，能对输出电压UO在(30～36)V范围 内设定，其测量误差的绝对值小于2% 。 （3）设计制作功率因数测量电路，其测量 误差的绝对值小于2% 。 （4）其他。
电流接近7A； 整流桥采用15A金属封装的整流桥； R2和R5电阻分压检测整流桥的输出电压； Rs3取样电阻检测电感中的流过的电流，阻值取0.04
欧；
R3和R6分压检测输出电压； RL1为电阻可变负载； Rs1取样电阻检测输出电流，阻值取0.05欧。
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此外交流电流中含有大量的谐波电流，使电网中 电流波形严重畸变，电源的输入功率因数低，利 用效率下降。
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㈢、提高功率因数的措施
（1）、附加无源滤波器。 在整流器和滤波电容之间接入一个滤
波电感Lz，增加输入端交流电流的导电宽 度，减缓电流冲击，减小波形畸变，从而 减小电流的谐波成分。
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（2）、有源PFC
有源功率因数校正简称APFC，主要控制输入电
流呈正弦波变化，且与输入电压之间的相位差尽可
能接近为0，即功率因数接近为1。按照输入电流的控
制，有源功率因数校正有以下几种方法：
(a)平均电流型：工作频率固定，输入电流连续
（CCM），该控制方式的优点有： （1）恒频控制。
（2）工作在电感电流连续状态，开关管电流有效值
小、EMI滤波器体积小。（3）能抑制开关噪声。（4）
输入电流波形失真小。
（b)滞后电流型：工作频率可变，电流达到滞后 带内发生功率开关通与断操作，使输入电流上升、 下降。电流波形平均值取决于电感输入电流。
(c)峰值电流型：工作频率变化，电流不连续
（DCM）。
高功率因数电源 ——PFC
XX、XXX、XXX 武汉纺织大学创新实验室20来自1年7月2021/3/7
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㈠、题目设计要求
（详细设计参考请参见18~38面）
一、任务
设计并制作一台具有功率因数校正环节
(PFC)的整流电源，要求输出直流电压Uo为36V，
最大负载电流为2A，负载为电阻性负载，其电路
原理框图如图1所示。
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㈤、电路参数设计
UCC28019控制电路原理图
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Boost主电路原理图
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1.主回路器件的选择及参数计算： 主电路采用Boost主电路结构； 交流220V输入，经过EMI滤波，隔离变压器选择
250W、18V输出的隔离变压器； R1和R4电阻分压检测交流输入电压U2， Rs2取样电阻检测输入电流I20，阻值取0.1欧，输入
(d)电压控制型：工作频率固定，电流不连续。
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㈣、方案选取
无源功率因数校正电路一般最高只能 达到0.9的功率因数，无法满足题目基本部 分0.95的功率因数的要求，故我们选择有源 PFC 。
有源PFC 集成控制芯片有很多种，比 如像UC3854、UC3855、UCC28019.由于 UCC28019外围电路简单，调试方便，方案 已经相当成熟，故我们采用该方案。