(完整版)变频器能改善功率因数吗

变频器能改善功率因数吗?又是怎么改善的？一、先确定几个概念：1、无功功率，是负载与电源之间交换能量的快慢；2、功率因数，是指有功功率与视在功率的比值；2、电容的电流超前电压90度；二、变频器产生高次谐波,又使功率因数下降。

到底变频器是提高还是降低功率因数？为什么？1、变频器的输入侧是整流、电容滤波电路；2、由于整流二极管只是在正弦交流电压的最大值处导通，主要是电容的充电脉冲电流；3、所以变频器产生了高次谐波电流；4、由于整流管导通时，电流、电能只有输入没有输出，是单方向的，所以电源功率是有功功率=视在功率，没有交换能量的无功功率，功率因数是1；5、所以变频器产生高次谐波，但功率因数没有下降，因为变频器只吸收了能量；6、所以变频器产生高次谐波，功率因数也没有提升，因为变频器只吸收了能量，没有给电网提供无功功率三、有些资料说变频器有电容器能提高电网的功率因数：1、如果测量电压与电流的相位角，确实是容性角；2、如果功率因数表是根据此容性角计算功率因数，则功率因数低于1；3、依此功率因数计算得出的容性无功功率，认为是给电网提供的无功补偿功率，并得出“变频器有电容器能提高电网的功率因数”。

4、这是测量原理上造成的错误！5、如果实测有功功率和视在功率；6、变频器与电源之间就不存在无功功率；7、也没有电容为电源提供的容性无功功率；8、也不会出现变频器提高电网功率因数的错误说法；四、从变频器输入端看，能量实际传递的过程和方式：1）当交流电压大于滤波电容的电压时，整流二极管导通，滤波电容充电；2）当交流电压经过最大值开始减小，小于于滤波电容的电压时，整流二极管反向截至，滤波电容充电结束并向负载测逆变电路供电；3）这样没有电能不断的由电源输入到电容器，电容器不断的将电能输入到负载；4）电流、电能是单方向流动或传输，没有逆向电源的无功功率；晶闸管整流装置之所以得到广泛应用，是因为这种整流装置简单、便宜、可靠，而且无需换相电路。

由于它显示出的极大优越性，使它成为弱电控制与强电输出之间的得力桥梁。

但是这种装置不是完美无缺的。

其缺点是当它输出的电压低于它的最大值．亦即在开通角较大时，功率因数低。

而低功率因数运行，浪费电能，这在大功率应用中是首先要考虑的问题。

变频器运行改善其输入侧的功率因数较低的问题一、变频器的无功功率与功率因数由于变频器输入侧功率因数偏低的原因，与工频电动机的运行功率因数低有着重要的区别。

由于电动机是感性负载，运行电流的相位滞后于电压，功率因数的高低取决于电流与电压之间的相位关系。

而变频器功率因数低是由其电路结构造成的。

变频器通常是“交一直一交”式结构，即三相交流电源经三相整流桥和滤波电容器变为直流，再经控制电路和逆变管转换为频率可调的交流电。

在整流过程中，只有当交流电源的瞬时值大于直流电压UD 时，整流二极管才会导通，整流桥中才有充电电流，显然，充电电流总是出现在电源峰值附近的有限时间内，呈不连续的脉冲波形。

这种非正弦波具有很强的高次谐波成分。

高次谐波的瞬时功率一部分为“ + ”，另一部分为“一”，属于无功功率。

这种无功功率使得变频调速系统的功率因数较低，约为O ．7 ～0 ．75 。

二、提高功率因数的措施由于变频器输入侧功率因数较低的原因。

不是电流波形滞后于电压，而是高次谐波电流造成的，所以不能通过并联补偿电容器来提高功率因数．而应设法减小高次谐波电流接入电抗器。

交流电抗器，接在三相电源与整流桥之间；直流电抗器，接在整流桥与滤波电容器之间。

使用其中一种就有明显效果，两种共同使用可将功率因数提高到0 ．95 以上。

直流电抗器除了提高功率因数外。

还能限制接通电源瞬间的充电涌流。

另外，不允许在变频器输出端，即与电动机的连接端并接电容器。

因为变频器输出的所谓正弦波，实际上是脉冲宽度和占空比的大小按正弦规律分布的脉宽调制波，这个脉冲序列是变频器中逆变管不断交替导通形成的，如果在输出端接入电容器，则逆变管在交替导通过程中，不但要向电动机提供电流，还会增加电容器的充电电流和放电电流，会导致逆变管损坏。

三、电抗器的选用电抗器对大部分变频器来说不是标准配置，是选配件。

可根据需要选用。

四、交流电抗器的相关应用有时为了降低设备投资的成本而不接交流电抗器，容忍变频调速系统在低功率因数下运行。

但在下列运行环境中连接交流电抗器则是必需的：1 ．如与变频器在同一供电系统中的电子设备较多，变频器的高次谐波将影响电子设备正常工作，这时应在变频器输入侧连接交流电抗器，同时用1000V 、100nF-220nF 的电容器进行滤波，尽量减小高次谐波的干扰。

2 ．同一供电系统中有容量较大的可控硅设备，由于可控硅设备也会导致电压波形的畸变，与变频器相互产生影响，因此，两种设备的输入端都应接入交流电抗器。

3 ．多台变频器运行于同一供电系统中，除了变频器之间互相影响外，还会导致相邻设备工作失常，这时每台变频器输入端都应接入交流电抗器。

利用晶闸管提高功率因数的例子；通常的晶闸管整流装置，随控制角“的增大(整流输出电压减小)则牛角增大，使得位移因数减小。

而交流侧的电流波形为方波或梯形渡，所以电流畸变因数也不等于l。

可见整流装置对电网的不良影响是由电流畸变因数和位移因数造成的。

所以改善功率因数也应从改善这两方面的特性入手。

即一方面要尽量减小电流与电压问的相角差；另一方面应使电网侧电流波形尽量接近正弦渡。

从电路构成的形式上看，可把整流装置进行适当地组合，使它们成为一个系统，通过这些装置运动状态的相互配合。

使其对电网侧所呈现的功率因数得以提高；另一方面对整流装置的主回路进行改革，使之在同样的电压调整范围内，获得功率较高的因数。

如图所示：d．2 采用三相四线制电路改进的三相四线制整流电路如图3所示。

它与一般三相桥相比，是在零线上接入了辅助晶闸管、P|。

P 、^ 并非随时都可以被触发导通。

若把它们能够被触发导通的开始时刻设为d— O，则辅助触发角d定义为线电压与相电压的交点向右的角度，如图所标。

件，KP，、KP。

不导通，装置工作情况与一般三相桥式电路相同当在( ／6，5 6)间，在a时刻触发KP-、KP。

，则KP。

、KPs导通，输出电压为U ，导电途径为一一负载一P•一6—0。

在辅助触发角d时，触发KPs，则KP。

通，受反压关断，输出电压为。

导电途径为一P 一负载一一0。

接着相应时刻，KP：被触发导通，KPs被关断，输出电压。

在相应的d时刻，触炭导通KP ，输出电压，KP-被关断。

其它管子的通断情况依此类推。

其整流输出电压，靠辅助晶闸管KPt、KPs交替导通，使主可控硅KP- •提前关断，以减小每相导电时间，导致电流波形前移，使位移因数提高，从而使功率因数得到改善。

几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见，例如：变频器就是容性的，在变频器电源端加入电抗器可提高功率因数。

...首先说变频器提高功率因数的问题，因为有直流母线的存在，所以变频器输出的功率因数对变频器输入侧影响就大大降低了，而输入侧采用的是不可控的二极管整流，所以功率因数不会很低。

这样说，变频器可以提高功率因数的说法是可以的。

其次，说电抗器的作用，如果加电抗器（输入侧），他可以抑制谐波，而谐波的存在，会影响功率因数的下降。

因此说，加了输入电抗器，可以提高功率因数，也是可以理解的。

变频器的结构和电抗器的使用，是说两个不同的问题，他们都与功率因数连在一起，这也许是一种技术与商业挂钩的一种炒作。

反正电力电子电路的原理在那摆着，怎么有利怎么联系呗。

谐波的产生以及谐波对功率因数的影响，是多方面的，与具体体统的结构、技术路线、安装等等都有关联，真要是分析谐波和产生以及消除的问题，一定要联系现场的实际来谈，才能有的放矢。

当然，大型系统不允许不加输入电抗器的。

这点是肯定的。

1、补偿电容器只能提供超前电流，以弥补感性负载的滞后电流，但不能削弱变频器输入侧的谐波电流，所以不起作用。

补偿电容量大了，容易和某一谐波电流发生谐振，因而容易损坏。

2、目前使用的变频器，绝大多数是交－直交变频器，在变频器的输入侧和输出侧之间，隔着一个直流回路。

因此，提高电动机的功率因数，并不能提高变频器输入侧的功率因数。

实际上，是不起任何作用的。

3、滞后电流的功率因数，则cos ≈1。

然而，这并不是功率因数的全部。

事实上，变频器由于输入电流中含有十分丰富的谐波电流，其畸变因数较低，故总功率因数是不高的。

通用变频器一般是AC-DC-AC型，逆变器多为VSI，整个变频调速系统的功率因数主要取决于变频器输入电流。

电压与电流间的相位差是一种功率因数的典型定义，即功率因数等于电压与电流相角差的余弦函数。

功率因数可以反映有功、无功和视在功率的比例关系。

只有阻性负载功率因数才是1，任何电抗，不论是电感或是电容，都会造成输入电流相对于输入电压的相位改变。

感性负载会造成功率因数降低，如异步电机直接接在电网上运行。

不控整流器的运行特点是只在输入交流电压的峰值附近才有输入电流，导致产生了很大的电流谐波含量，造成输入电流的谐波失真，因此这样一个非线性的负载将会导致功率因数比较低。

(1) 功率因数偏低的影响a) 对电动机的影响对于电动机来说，功率因数低，将会降低电动机的效率。

如图3所示，功率因数低，意味着电流与电压之间的相位差较大，故在有功电流i1a相等的情况下，有:图1功率因数与电流可见，功率因数低的最终结果，是电动机的铜损增加，故效率降低。

电动机效率的降低，虽然是用户应该考虑的问题，但却并不是供电系统考虑的主要问题。

b) 对供电系统的影响供电系统在为用户提供电源时，要受到电流大小的制约。

因为电流太大了，会使导线发热严重，损坏绝缘。

如果供电线路里无功电流太多了，则有功电流必减小，影响了供电能力。

对于供电系统来说，这是更为重要的问题。

所以，供电系统总是通过进线处的无功电度表来考察用户的功率因数的。

(2) 变频器的功率因数问题a) 电动机侧的功率因数对于交－直－交变频器而言，电动机侧的无功电流将被直流电路的储能器件(电容器)吸收，反映不到变频器的输入电路中。

因此，电动机的功率因数并不是供电系统考察的对象。

图2 交－直－交变频器的框图b) 变频器输入电流的功率因数变频器的输入侧是三相全波整流和滤波电路，如图3(a)所示。

显然，只有当电源线电压的瞬时值ｕl大于电容器两端的直流电压ud时，整流桥中才有充电电流。

因此，充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近，呈不连续的冲击波状态，如图5(b)和(c)所示。

显然，变频器的进线电流是非正弦的，具有很大的高次谐波成份。

有关资料表明，输入电流中，高次谐波的含有率高达88%左右，而5次谐波和7次谐波电流的峰值可达基波分量的80%和70%，如图3(d)所示。

如上述，所有高次谐波电流的功率都是无功功率。