變頻器的輸入電流 變頻器的輸入電流是三相交流電源經(jīng)全波整流后向?yàn)V波電容器C 充電的電路。顯然，只有當(dāng)電源的線電壓UL的瞬時(shí)值大于電容器兩端的直流電壓UD 時(shí)，才進(jìn)行充電。所以，輸入電流總是出現(xiàn)在電壓的振幅值附近，呈不連續(xù)的沖擊波形式。它具有很大的高次諧波成分。充電電流總是出現(xiàn)在電源峰值附近的有限時(shí)間內(nèi)，呈不連續(xù)的脈沖波形。高次諧波的瞬時(shí)功率一部分為“ + ”，另一部分為“一”，屬于無(wú)功功率。這種無(wú)功功率使得變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，約為 O.7 ～ 0.75 。由于變頻器輸入側(cè)功率因數(shù)較低的原因。不是電流波形滯后于電壓，而是高次諧波電流造成的，所以不能通過(guò)并聯(lián)補(bǔ)償電容器來(lái)提高功率因數(shù)．而應(yīng)設(shè)法減小高次諧波電流，具體措施就是接入電抗器，接在三相電源與整流橋之間。  直流電抗器，接在整流橋與濾波電容器之間。使用其中一種就有明顯效果，兩種共同使用可將功率因數(shù)提高到 0.95 以上。直流電抗器除了提高功率因數(shù)外。還能限制接通電源瞬間的充電涌流。另外，不允許在變頻器輸出端，即與電動(dòng)機(jī)的連接端并接電容器。

    1．變頻器輸入側(cè)功率因數(shù)的特點(diǎn)

    (1)畸變因數(shù)在變頻器的輸入電流中，諧波成分很大，所以變頻器輸入電流的畸變因數(shù)v較低，導(dǎo)致功率因數(shù)降低。

    (2)位移因數(shù)高因?yàn)樽冾l器輸入電流的基波分量基本上是與電源電壓同相位的，所以其位移因數(shù)很高，幾乎等于1。

    2．功率因數(shù)表的測(cè)量結(jié)果

    (1)功率因數(shù)表的特點(diǎn)  功率因數(shù)表是根據(jù)偶衡表的原理制作的，其偏轉(zhuǎn)角與同頻率電壓和電流間的相位差有關(guān)。所以，它能夠準(zhǔn)確地測(cè)量位移因數(shù)。

    但對(duì)于諧波電流，則由于它在一個(gè)周期內(nèi)所產(chǎn)生的電磁力將互相抵消，對(duì)指針的偏轉(zhuǎn)角不起作用，所以功率因數(shù)表不能測(cè)定畸變因數(shù)。

    (2)變頻器功率因數(shù)的測(cè)量誤區(qū)有人用功率因數(shù)表來(lái)測(cè)量變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)，并以此證明使用變頻器后，可提高功率因數(shù)，這是錯(cuò)誤的。因?yàn)樽冾l器輸入側(cè)的功率因數(shù)降低的根本原因，在于其具有相當(dāng)強(qiáng)的諧波電流，導(dǎo)致畸變因數(shù)較低，而功率因數(shù)表偏偏不能測(cè)定畸變因數(shù)。

    所以，如果用功率因數(shù)表來(lái)測(cè)量變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)，所得到的結(jié)果是錯(cuò)誤的。

    幾個(gè)基本定義：

    (1)功率因數(shù)的定義在交流電路中，把平均功率與視在功率之比，稱為

功率因數(shù)，即

    λ=P/S ( 12-1)

式中λ-功率因數(shù)；

    P-平均功率，也叫有功功率(kW)；

    S-視在功率，也叫表觀功率(kVA)。

    (2)平均功率的定義一個(gè)周期內(nèi)，功率的平均值稱為平均功率，即

      (12-2)

式中T-交變電流的周期(s)；

    u-電壓的瞬時(shí)值(V)；

    i-電流的瞬時(shí)值(A)；

    dt-時(shí)間的微分(s)。

    (3)視在功率的定義電壓和電流有效值的乘積，稱為視在功率，即

    S=UI    (12-3)

式中U-電壓的有效值(V)；

    I-電流的有效值(A)。

    1．基本分析設(shè)：

    u=Umsinωt

    i=Imsim(ωt-φ)

則     (12-4)

式中 Um-電壓的振幅值(V)；

    Im-電流的振幅值(A)；

    ω-角頻率；

    t-時(shí)間(s)；

    φ-電流與電壓的相位差角。

    由式(12-1)和式(12-4)，得

      (12-5)

式中cosφ-位移因數(shù)。

    2．結(jié)論實(shí)際上，λ=cosφ就是同頻率正弦電流的功率因數(shù)。在電力電子技術(shù)未進(jìn)入實(shí)用階段之前，電氣設(shè)備中的電流絕大多數(shù)都是正弦波。所以，人們通常把電流與電壓相位差角的余弦cosφ就定義為功率因數(shù)。

    1．諧波電流的平均功率對(duì)于分析非正弦電流的功率因數(shù)來(lái)說(shuō)，了解諧波電流的平均功率是至關(guān)重要的。在電工基礎(chǔ)里，非正弦電流可以通過(guò)傅里葉級(jí)數(shù)分解成許多諧波電流，或者說(shuō)非正弦電流可以看成是許多諧波電流的合成。

    (1)基本分析今以5次諧波電流為例，分析如下：

    設(shè)：u=Umsinωt

    i5=I5msin5ωt

則：   (12-6)

式中P5-5次諧波功率的平均值(kW)；

    i5-5次諧波電流的瞬時(shí)值(A)；

    I5m-5次諧波電流的振幅值(A)。

    式(12-6)表明，5次諧波電流的平均功率為0。可以進(jìn)一步證明，所有各次諧波電流的平均功率都等于0，或者說(shuō)諧波電流的功率都是無(wú)功功率。

    (2)物理意義在5次諧波電流的瞬時(shí)功率中，一部分是正功率，另一部分是負(fù)功率，并且正功率和負(fù)功率的總面積正好相等，故平均功率為0，如6.3節(jié)中的圖6-12所示。

    2．非正弦電流的功率因數(shù)

    (1)基波電流與電壓同相位在基波電流與電壓同相位的情況下，上述的位移因數(shù)可不必考慮。

    非正弦電流的有效值由下式計(jì)算：

      (12-7)

式中I1，I5，I7-基波電流、5次諧波電流和7次諧波電流的有效值（三相對(duì)

    稱電路中不存在以3為倍數(shù)的諧波電流）。

    因?yàn)榉钦�弦電流的無(wú)功功率是由于電流波形發(fā)生畸變而形成的，故其功率因數(shù)用畸變因數(shù)來(lái)表述，即

      (12-8)

式中v-畸變因數(shù)。

    (2)基波電流與電壓不同相  當(dāng)基波電流的相位與電壓相位之間存在相位差時(shí)，有：

    1)各次諧波電流的平均功率仍為0；

    2)基波電流與電壓之間因有相位差而產(chǎn)生的位移因數(shù)必須考慮。

    所以，非正弦電流的功率因數(shù)的表達(dá)式為

    λ=vcosφ    (12-9)