变频器输入电路功率因数问题的优化建议

1.谐波电流的平均功率 电流的瞬时功率总是由

p=ui来计算。今以5次谐波电流为例进行观察。变频器的输入电压为正弦波，如图6-12曲线①所示，5次谐波电流如曲线②所示，两者的乘积p如曲线③所示。p曲线与时间轴之间的面积（图中的阴影部分）表示在该时间段内所做的功。

由图6-12可知，在电源电压的每半个周期内，有一部分是“+”功，是电源电压在做功，另一部分是“-”功，表示电源在吸收能量。可以证明，在电源电压的每半个周期内，所有正功的和与所有负功的和是相等的，做功的总和为0，故平均功率为0。

图6-11 输入电流的频谐分析

可见，谐波电流使电源与负载之间不断地进行能量交换，并不真正做功。这和储能元件（电感元件和电容元件）在交流电路中和电源之间进行能量交换在效果上是完全相同的。

2.功率因数 根据功率因数的定义，有

在变频器的输入电路中：

（1）电流的基波分量与电压同相，故有功功率就是基波电流的功率，等于基波电流与电压的乘积。

图6-125 次谐波电流的瞬时功率(www.xing528.com)

①—电压波形 ②—5次谐波电流波形 ③—瞬时功率曲线

（2）视在功率是总电流与电压的乘积。由电工基础的知识可知，非正弦电流的有效值为

式中 ∑I²———各次谐波电流（包括基波电流）有效值的二次方的和。

（3）在有功电流与总电流之间，并不存在狭义的功率因数角，故变频器输入电路的功率因数λ是一个广义的概念。它只能用有功功率和视在功率之比来表达（详见12.2节）：

λ=P/S （6-4）

式中 λ———广义的功率因数；

P———有功功率；

S———视在功率。