功率因数，你造吗？

摘要在大家印象中，功率因数就是指电压和电流之间相角差的余弦值。但这个说法是否在所有场合中都正确呢？如果在非正...

摘要

在大家印象中，功率因数就是指电压和电流之间相角差的余弦值。但这个说法是否在所有场合中都正确呢？如果在非正弦波电路场合呢？

功率因数

功率因数是衡量电气设备工作效率高低的参数指标。在交流电路中，它定义为有功功率与视在功率的比值。

在大家印象中，“功率因数由电压与电流之间的相位差决定，它的物理意义是指电压和电流之间相角差的余弦值”。

但只有在“正弦波电路中”，这个说法才是成立的。

如果在非正弦波电路中，功率因数与总谐波失真及基波功率因数有关。

下面以LED 驱动电源输入电流是典型的非正弦波，输入电压为正弦波波形的情况进行分析。其中，VAC输入交流电压，VC2整流二极管的充放电波形，IAC输入电流波形。

总谐波失真

根据傅里叶变换原理，其瞬时输入电流可表示为：

式中，n是谐波次数。输入总电流有效值可表示为：

上式根号中，I1为基波电流有效值，其余的I2、I3分别代表2,3,…n次谐波电流有效值。电流总谐波含量反映了电流波形的畸变特性，用基波电流百分比表示的电流总谐波含量叫总谐波失真THD，也叫总谐波畸变率。

基波功率因数

根据功率因数PF的定义，功率因数PF是指交流输入的有功功率P与输入视在功率S之比值，即

其中，U为输入电源电压；COSφ1叫基波功率因数（相移因数），它反映了基波电流I1与电压U的相位关系，φ1是基波相位角；输入基波电流有效值I1与输入总电流有效值Irms的百分比即λ=I1/Irms叫输入电流失真系数。

功率因数与总谐波失真及基波功率因数的关系

上式表明，在非正弦波电路中，功率因数PF不仅跟基波电流与电压之间的相位角有关，而且还与输入电流失真系数λ有关。输入电流失真系数就是基波电流相对电压的滞后情况。将式（2）与（4）代入式（5）,则功率因数PF与总谐波失真THD有如下关系：