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1、一种功率因数交流电力系统的定义是真正的功率流向负载的电路中的视在功率，是一个无量纲数之间的0和1（通常以百分比表示，如0.5 PF = 50% pF）。真正的电源的电路在一个特定的时间执行工作的能力。视在功率电路的电流和电压的乘积。由于存储在负载能量返回到源，或由于非线性负载，扭曲的电流从源引出的波形，视在功率将高于实际权力。在电力系统中，负载功率因数低，吸引更多的电流比负荷具有高功率因数的有用的相同数额的权力转移。更高的电流增加配电系统中损失的能量，并且需要较大的电线和其他设备。由于较大的设备成本和浪费能源，电力公司通常会收取的工业或商业客户那里是一个低功率因数较高的成本。低功率因数的线性负
2、载（如感应电机）可以用无源网络校正电容器或电感器。非线性负载，如整流器，扭曲的电流从系统绘制。在这种情况下，有源或无源功率因数校正可以用来抵消失真，提高功率因数。用于功率因数校正的设备可以在一个中央变电所，分布在一个分布系统，或建立在用电设备。内容线性电路的功率因数为11.1定义和计算1.2的功率因数校正的线性荷载2非线性负载2.1非正弦分量2.2的失真功率因数2.3开关电源2.4的功率因数校正非线性负荷2.4.1无源PFC2.4.2有源功率因数校正3配电系统中的功率因数的重要性4功率因数测量5记忆法6参考文献7外部链接线性电路的功率因数瞬时和平均功率计算交流电压和功率因数电流（= 0，因为=
3、 1）。自从蓝线轴线上方，所有权力都是真正的权力所消耗的负载瞬时和平均功率计算交流电压和功率因数为一零的电流（= 90，因为= 0）。蓝线显示了所有的权力是暂时储存在负载第一季度的周期期间和返回电网第二季度周期期间，所以没有真正的功率消耗瞬时和平均功率计算交流电压和滞后的功率因数电流（= 45，因为= 0.71）。蓝线显示了一些功率返回电网周期的部分在标记的在纯电阻电路交流电压和电流的波形，在步骤（或相位），在每个周期的同一时刻改变极性。所有的权力进入负载消耗。在反应性负载，如电容器或电感器，能量储存在荷载结果之间的时间差的电压和电流波形。在交流电压，每个周期的额外的能量，除了在负载消耗任何能
4、量，暂时储存在电场或磁场域负载，然后返回到电网一秒钟在周期的后期。这种非生产性的权力的“涨落”增加线路中的电流。因此，一个低功率因数的电路将用更高的电流转移一定量的实际功率比和高功率因数的电路。线性负载不改变电流的波形的形状，但可以改变的相对时间（相位）的电压和电流之间的。含纯电阻加热元件的电路（白炽灯，带加热器，炉灶，等）有1的功率因数。含有电感或电容元件的电路（电机，电磁阀，灯镇流器，和其他人）往往有一个功率因数低于1。定义和计算交流电源流有三个组成部分：真正的权力（也被称为有功功率）（P），用瓦特（W）；视在功率（S），测定在伏安（VA）；和功（Q），在反应伏安测量（VAR）。 3 功率
5、因数的定义是：在一个完美的正弦波形的情况下，P，Q和S可以表示为载体，形成一个矢量三角形等：如果是电压和电流之间的相位角，则功率因数等于夹角的余弦，和：由于单位是一致的，功率因数被定义为一个无量纲数0和1之间。当功率因数等于0，能量流是完全反应，并存储在负载能量返回到在每个周期的来源。当功率因数为1，所有提供的能量来源是由负载消耗。功率因素通常表示为“龙头”或“滞后”显示相位角的符号。如果纯电阻负载连接到电源，电流电压改变极性步骤，将统一功率因数（1），并在每个周期在整个网络中的单方向的电能量的流动。电感负载如变压器和电机（任何类型的线圈）消耗的电流波形滞后于电压功。容性负载，如电容器银行或埋
6、地电缆产生的功与电压电流相位领先。这两种类型的负载的交流周期的一部分期间吸收能量，并储存在装置的磁场或电场，只有返回这个能量回源中的周期的其余部分。例如，让真正的权力1千瓦，如果单位功率因数，视在功率1千瓦需要转移（1千瓦1 = 1 KVA）。在功率因数低值，更多的视在功率需要转移到相同的有功功率。在0.2功率因数达到真正的权力1千瓦，表观功率5需要转移（1千瓦0.2 = 5 KVA）。这种明显的功率必须生产并在常规的方式传送到负载，并受通常分布在生产和传输过程中的损失。电气负载消耗交流电的功率消耗的有功功率和功。的功率矢量和视在功率。功的存在导致真正的权力是小于视在功率，等，电力负荷具有小于
7、1的功率因数。线性负载功率因数校正它通常是可取的调节系统的功率因数接近1。此功率因数校正（PFC）是由或从银行取得的电感或电容的开关。例如电动机负载电感的作用可能是通过本地连接的电容器补偿。当活性元素供应或吸收功靠近负荷，降低视在功率。功率因数校正可以由电力传输实用的提高网络的传输效率和稳定性。校正设备可以通过个人的电力客户安装降低成本计入他们的电供应商。高功率因数一般是可取的传输系统中降低传输损耗和提高在负载电压调节。功率因数校正带来的交流电路的功率因数接近1，通过提供功符号相反，增加的电容器或电感器可取消负载的电感或电容的影响，分别。例如，电动机负载电感的作用可能是通过本地连接的电容器补偿
8、。如果负载有一个电容值，电感（也被称为在这种情况下，反应器）连接到功率因数校正。在电力行业，电感器和电容器说消耗功说供应它，即使功实际上只是来回移动，在每个交流周期。活性元素可以产生电压波动及谐波噪声时，开启或关闭。他们将供应或沉功无论是否有附近操作相应的负载，提高系统的空载损耗。在最坏的情况下，活性元素可以与系统的相互作用产生的谐振条件，造成系统不稳定和严重的过电压波动。因此，活性元素不能简单地被应用在将，和功率因数校正通常是主体工程分析。1。功控制继电器；2。网络连接点；3。慢吹保险丝；4。浪涌电流限制接触器；5。电容器（单相或三相单位，三角洲连接）；6。变压器适用电压转变以适应控制权（接
9、触器，通风，）自动功率因数校正单元用于提高功率因数。功率因数校正单元通常由一个电容器的数量，通过接触器开关。这些接触器的调节器，在电网络功率因数控制措施。能够测量功率因子，调节器由电流互感器一相的电流测量。根据负载和电源网络因素，功率因数控制器将开关电容器所需步骤块使功率因数保持在选定的值（由能源供应商通常要求）。而不是使用一组开关电容器，空载同步电机提供功。功的同步电动机励磁绘制是其功能。这是被称为同步冷凝器。它开始与连接到电网络。它工作在领先的功率因数，提出变量到网络需要支持系统的电压或保持系统功率因数在一个指定的水平。冷凝器的安装和操作大型电动机相同。它的主要优点是，校正量可以调节方便；
10、它的行为就像一个电动可变电容器。不同的电容器，功供给的数量是成比例的电压，而不是平方电压；这提高了电压稳定在大型网络。同步冷凝器通常用在高压直流输电工程连接或在大型工业厂房等钢米尔斯。非线性负载在电力系统中非线性负载是一个典型的整流器（如用电源），或某种弧放电装置如荧光灯，电焊机，或电弧炉。在这些系统中，电流是由一个开关动作中断，目前包含了电力系统频率的倍数的频率成分。失真功率因数是衡量负载电流的谐波失真降低平均功率传送到负载。正弦电压和非正弦电流给0.75的失真功率因数为计算机供电负荷。非正弦分量非线性负载的电流的变化波形的形状从一个正弦波的其他形式。非线性负载产生的谐波电流，除了原来（基频
11、）交流电流。由线性电容和电感滤波器可以防止谐波电流进入供应系统。在线性电路有唯一的一个频率的正弦电流和电压，功率因数只出现在电流和电压之间的相位差。这是“位移功率因数”。这一概念可以推广到全，失真，或真功率因数，视在功率包括所有谐波分量。这是在实际的电力系统中含有非线性负载如整流器电力照明的重要性，一些形式，电弧炉，焊接设备，开关电源和其他设备。一个典型的万用表将给出不正确的结果来衡量的非正弦负载引起的交流电流时，仪器的感觉；整流波形的平均值。平均响应进行校准的有效，均方根值。RMS检测万用表必须是用来衡量实际的RMS电压和电流（因此视在功率）。衡量真正的权力或功，瓦特计的设计与非正弦电流必须
12、使用适当的工作。失真功率因数失真功率因数”描述了一个负载电流的谐波失真，降低了平均功率传送到负载。失真度是负载电流的总谐波失真。这个定义假定电压保持不失真（正弦，无谐波）。这种简化是经常在实践中的一个很好的近似1，RMS是当前和IRMS的基波分量的总电流均方根值。结果当乘以位移功率因数（DPF）是整体的，真正的功率因数或功率因数（PF）：交换式电源供应器主要文章：开关电源的功率因数#非线性负荷的一个特别重要的类是数以百万计的个人电脑，通常包括开关模式电源（SMPS）额定输出功率从几瓦到1千瓦以上。从历史上看，这些成本非常低的电源纳入一个简单的全波整流，仅进行了当电源电压的瞬时电压超过输入电容器
13、。这导致的峰值平均输入电流的比率非常高，这也导致了低失真功率因数和潜在的严重的相位和中性的加载问题。一个典型的开关模式电源首先直流母线，通过整流桥或类似电路。输出电压是来自这种直流母线。这个问题是，整流器是一个非线性的装置，使输入电流是高度非线性的。这意味着，在输入电流的电压的频率的谐波能量。这就提出了一个特别的问题，电力公司，因为他们无法通过简单的电容器或电感器补偿谐波电流，他们可以为功的线性负载引起。许多国家都开始法律要求所有的电力供应超过一定的功率电平功率因数校正。监管机构，如欧盟制定了谐波限值的提高功率因数的方法。减少元件成本加速了实现两种不同的方法。符合欧盟标准EN61000-3-2
14、电流，所有的开关模式电源的输出功率超过75 W必须包括无源PFC，至少。80加电源认证需要0.9个或更多的功率因数。非线性负载的功率因数校正无源PFC控制谐波电流的最简单的方法是使用一个过滤器：它是可能的设计的滤波器，通过电流仅在线路频率（例如50或60 Hz）。该滤波器减少谐波电流，这意味着非线性装置现在看起来像一个线性负载。在这一点上的功率因数可以被带到附近的统一，使用的电容器或电感器的要求。这种过滤器需要大电流电感值高，然而，这是笨重和昂贵的。一个无源PFC需要一个电感大于有源PFC电感，但费用较低。这是一种简单的方法用电容器负载的非线性校正。这不是一个有效的主动式PFC无源PFC通常更
15、多的权力比有源PFC效率。效率是不能与PFC的困惑，虽然许多计算机硬件的评论合并他们。 7 一个无源PFC在交换计算机电源具有典型的约96%的功率效率，而有源PFC有约94%的典型效率。有源功率因数校正“有源功率因数校正（PFC）”是一种电力电子系统控制由以负载获得功率因数尽可能接近团结的功率的量。在大多数应用中，有源PFC控制输入电流的负载，电流波形是电源电压波形（正弦波）的比例。使功率因数接近团结的目的可能是使，是功率因数校正电路出现纯阻性负载（视在功率等于真正的权力）。在这种情况下，电压与电流和功率消耗为零。这使电力从发电公司最有效的传递给消费者。从一个610wPC电源显示有源PFC评级
16、的包装规格有些类型的有源功率因数校正：BoostBuckBuck-Boost有源功率因数校正器可以单级或多级。在开关模式电源的情况下，一个升压转换器插入桥式整流器和电容器之间的主要输入。升压转换器，试图保持恒定的直流母线电压的输出绘图时电流总是同相位和频率相同的线电压。另一个开关模式转换器内的电源从直流母线产生期望的输出电压。这种方法需要额外的半导体开关和控制电路，但允许更便宜和更小的无源元件。它是在实践中经常使用的。例如，与无源PFC开关电源可以实现约0.7功率因数为0.75，与有源PFC开关电源，高达0.99的功率因数，而电源没有任何功率因数校正也只有约0.550.65功率因数。由于其极宽
17、的输入电压范围，具有有源功率因数校正多电源可以自动调整操作交流电源从100 V至230 V（日本）（欧洲）。该功能在电力供应是特别受欢迎的笔记本电脑。配电系统中的功率因数的重要性权力的意义在于公共事业公司客户提供伏安，但比尔他们瓦。功率因素低于1需要一个实用程序产生的超过最低伏安必要提供有功功率（瓦）。这增加的发电和输电成本。例如，如果负载功率因数低至0.7，视在功率将是1.4倍的负荷使用真正的权力。电路中的电流也会是1.4倍的电流在1功率因数的要求，因此在电路中的损失将增加一倍（因为他们是电流的平方成正比）。另外该系统的所有部件如发电机，变压器，导线，开关将增加的大小（和成本）进行额外的电流
18、。公用事业通常收取额外费用有功率因数低于一些限制的客户，通常是0.9到0.95。工程师通常在负载功率因数的兴趣作为影响功率传输效率的因素。随着对权力的有效传递能量和关注成本的上升，有源PFC在消费电子产品变得越来越常见。目前的能源之星的指导方针的计算机（电脑版本5的能源之星程序要求）要求在个人电脑的电源额定输出100%0.9功率因数。根据白皮书由英特尔和美国环境保护署，电脑内部电源需要有源功率因数校正的使用符合能源之星5程序的要求，计算机。在欧洲，IEC 555-2需要功率因数校正被纳入消费产品。功率因数测量在单相电路的功率因数（或平衡三相电路）可以用瓦特表电流表电压表法测量，在瓦功率除以测量
19、电压和电流的乘积。一个平衡多相电路的功率因数是任何相位相同。非平衡多相电路的功率因数是不是唯一的定义。直接读取功率因数表可以用动圈式仪表的电动式，在仪器的活动部分携带两个垂直线圈。该仪器领域是由电路的电流通电。两移动线圈，A和B，并联电路负载。一个线圈，一个，将通过一个电阻和第二线圈，B连接，通过一个电感，使线圈电流的延迟相对于电流在单位功率因数，在电流与电流相位，和线圈提供最大扭矩，驱动装置指针向1马克的规模。在零功率因数，线圈B电流与电流相位，和线圈B提供扭矩带动指针向0。在功率因数的中间值，力矩提供两个线圈加和指针占据了中间位置。另一个机电仪器偏振片的类型。本仪器固定磁场线圈产生一个旋转
20、磁场，就像一个多相电动机。磁场线圈连接，或者直接到多相电压源或一个移相电抗器如果单相应用。第二固定磁场线圈，垂直于电压线圈，电流成比例的电流进行在电路中的一相。仪器的移动系统包括两个叶片是由电流线圈磁化。运行中的动叶片占用物理角度等效电压源和电流源之间的电角度。这种仪器可以注册两个方向的电流，使一个四象限显示功率因数或相位角。数字仪表可以进行直接测量滞后的电压和电流波形，计算功率因数之间的时间，或通过测量真正的电路中的功率计算商和明显的。如果电压和电流是正弦的第一种方法是准确的；负载如整流器扭曲波形的正弦形。记忆法英语语言的电力工程学生应该记住：“以利冰的人”或“以利冰”电压E导致目前我在电感
21、L，电流引线的电压在电容器C或在电容器中的CIVIL（C）的电流（I）导致电压（V），电压（V）使得电流（I）电感器（L）。参考文献1. IEEE Std. 100 Authoritative Dictionary of Standards Terms, 7th editionISBN 0-7381 -2601 -2 2. IEEE Std. 1459-2000 Trial-Use Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Bala
22、nced, or Unbalanced Conditions, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2000, 0-7381-1963-6. This standard says in Note 1, section 3.1.1.1 when defining the quantities for power factor, that real power only flows to the load and can never be negative 3. http:/www.iec.ch/zone/si/si_el
23、ecmag.htm 4. The 80 PLUS Program 5. Power Supply Design Principles . Part 3 by Ben Schramm 6. Quasi-active power factor correction with a variable inductive filter: theory, design and practice and Quasi-active Power Factor Correction: The Role of Variable Inductance by Wolfle, W.H.; Hurley, W.G. 7.
24、a b ATX Power Supply Units Roundup The power factor is the measure of reactive power. It is the ratio of active power to the total of active and reactive power. It is about 0.65 with an ordinary PSU, but PSUs with active PFC have a power factor of 0.97-0.99. . hardware reviewers sometimes make no di
25、fference between the power factor and the efficiency factor. Although both these terms describe the effectiveness of a power supply, it is a gross mistake to confuse them. . There is a very small effect from passive PFC the power factor grows only from 0.65 to 0.7-0.75. 8. The Active PFC Market is E
26、xpected to Grow at an Annually Rate of 12.3% Till 2011 Higher-powered products are also likely to use active PFC, since it would be the most cost effective way to bring products into compliance with the EN standard. 9. TECHarp: Power Factor Correction Passive PFC . the power factor is low at 60-80%.
27、 . Active PFC . a power factor of up to 95% 10. Why we need PFC in PSU Normally, the power factor value of electronic device without power factor correction is approximately 0.5. . Passive PFC . 7080% . Active PFC . 9099.9% 11. PFC options for power supplies by Tom Brooks 2004 The disadvantages of p
28、assive PFC techniques are that they typically yield a power factor of only 0.60 to 0.70 . Dual-stage active PFC technology yields a power factor typically greater than 0.98 12. Comparison between passive and active PFC solutions for a 250-W ATX application. 13. Fairchild Semiconductor (2004). Applic
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