电源分电流源和电压源，这儿议论的是电压源，因为如今数据基地运用的UPS即是电压源。因而往后所得的定论都是以电压源为条件的。

　　对于功率因数的议论早年已有不少文章，都是纠正一些根柢概念，时至今日依然有一些迷糊概念未被弄清，在此不得不再聊上几句。

　　一、功率因数的由来和意义

　　在电子范畴的负载有三个根柢种类：电阻、电容和电感。电阻是耗费功率的器材，电容和电感是贮存功率的器材。往常所用的交流电在纯电阻负载上的电压和电流是同相位的，即相位差q = 0°，如图1(a)所示;交流电在纯电容负载上的电压和电流联络是电流超前电压90°(q =90°)，如图1(b)所示;交流电在纯电感负载上的电压和电流联络是电流滞后电压90°(q = -90°)，如图1(c)所示。

　　图1 纷歧样性质负载上的电流电压联络

　　功率因数的界说是：

　　， (1)

　　在电阻负载上的有功功率即是视在功率，即二者持平，所以功率因数F=1。而在纯电容和纯电感负载上的电流和电压相位差90°，所以所以功率因数F=cosq = cos90°=0，即在纯电容和纯电感负载上的有功功率为零。

　　从这儿能够看出一个疑问，一样是一个电源，对于纷歧样性质的负载其输出地功率的巨细和性质也纷歧样，因而能够说负载的性质决议着电源的输出。换言之，电源的输出不取决于电源的自身，就像一座水塔的供水水流取决于水龙头的敞开程度。

　　从上面的议论能够看出，功率因数是表征负载性质和巨细的一个参数。而且通常说一个负载只需一种性质，就像一自个只需一个身份证号码一样。这种性质的断定是从负载的输入端看进入，称为负载的输入功率因数。一个负载电路结束了，它的输入功率因数也就定了。

　　比方UPS作为前面市电或发电机的负载而言，比方六脉冲整流输入的UPS，其输入功率因数即是0.8，不管前面是市电电网仍是发电机，比方恳求输入十0kVA的视在功率，都需求向前面的电源讨取80kW的有功功率和60kvar的无功功率。假定UPS的输入功率因数是0.6，就需求向前面的电源讨取60kW的有功功率和80kvar的无功功率。像这么的输出分配，前面电源是“无权”决议的。

　　二、表征UPS输出才干的参数——负载功率因数

　　1. 负载功率因数被误称为“输出功率因数”

　　尽人皆知，在很早早年咱们穿的鞋子都是由成衣依照每自个的标准一对一制作的，到了现代因为胡歌的翻开和分工，呈现了许多工业。比方制鞋工业需求预先做出许多鞋子以供胡歌需求，疑问是做多大的鞋子？是男鞋仍是女鞋这就需求事前有个计划，这个计划就来自于胡歌人群，大都人的脚是多大，男子和女性有何差异？所以就拟定出男鞋和女鞋的款式及巨细，这即是多少多少码。UPS也是这么，总不能一对一地制作，也要事前依据其时用电器的办法和计划预先制作出一批或几批纷歧样功率因数和功率标准的机器，以备商场现货出售。预先制作出一批或几批UPS的依据即是负载功率因数。当UPS的负载功率因数与负载的输入功率因数持往常，就称为彻底匹配，UPS就可输出悉数功率。即37吗的鞋穿在37吗的脚上就正适宜，不然就感到不舒畅，那么这双鞋的舒畅度就打了扣头。UPS也是这么，遇到不匹配负载时，就有必要降额运用。图2示出了UPS负载功率因数与负载输入功率因数的联络。

　　图2 UPS负载功率因数与负载输入功率因数的联络

　　三、对负载功率因数的误解

　　有的就误把UPS的负载功率因数称为UPS的输出功率因数。这种误解的来历大约以为UPS已然有输入功率因数就必定有输出功率因数，这么一来UPS的性质就有两种，从输入看进入是一种性质，从输出看进入又是另一种性质，误解了电路性质的仅有性。已然是UPS的输出功率因数，如前所述，假定UPS有输出十0kVA的才干，那么应当在任何负载性质的条件下都可给出功率因数所指出的有功功率和无功功率。比方被称为输出功率因数的数值为0.8时，在任何负载性质的条件下都可给出80kW的有功功率和60kvar的无功功率。但实习上不是这么。比方通常呈现这种状况，当负载功率因数为0.8的十0kVA UPS在带线性负载时，就会因过载而转旁路，这是其一;其二，当刻苦率因数表丈量UPS输出端时发现，在带线性负载时其功率因数值为1，当带二极管整流滤波输入的IT负载时其功率因数值又是0.7，如何也出不来0.8!实习上这两种状况测得的都是负载的功率因数，所谓输出功率因数0.8根柢就不会呈现，除非带输入功率因数为0.8的负载时，但那时测得的也依然是负载的功率因数。即，只需带负载丈量，测得的即是负载的功率因数。这么一来，只需不带负载时才可测得UPS的“输出功率因数”，这时有功功率P的输出电流IP=0，视在功率S的输出电流IS=0，尽管二者的电压UP和US不为零，但依据式(1)

　　 (2)

　　这个效果即是一个无理数。功率因数表测验根柢就测不出任何值。也即是说所谓的“输出功率因数”没有任何操作性。

　　2.负载功率因数的断定要素

　　那么负载功率因数为0.8的十0kVA UPS在带线性负载时，为何给不出80kW呢？通常这种状况下的工频机UPS计划是依据额外的有功功率挑选逆变器，而无功功率有些由逆变器后边的电容器C来承当，如图3所示。在图中的逆变器功率挑选即是依据负载功率因数设定的。这儿是以负载功率因数为0.8的十0kVA UPS为例的数字。逆变器是依据80kW挑选的功率管，电容器C的容量是依据输出的无功功率60kvar选定的(当然还需别的加上滤波时所需的容量)。因为在全匹配负载时电容C的输出无功功率QC和负载上的容性无功功率负载上的理性无功功率 QL必定值持平而符号相反，彻底互补(直接相减)，即：

　　QC-QL=0

　　而且C和L构成的回路电流并不流经逆变器，即无功电流不流经逆变器，UPS即是在这种设定条件下制作的。

　　图3 通常工频机UPS与负载匹配状况下的主电路构造

　　所以在全匹配的条件下，负载功率因数为0.8的十0kVA UPS能将80kW的有功功率和60kvar的无功功率悉数运送给负载。即在UPS的负载功率因数与负载的输入功率因数彻底匹配时，负载上得到的功率即是：

　　 (3)

　　假定负载的输入功率因数与UPS的负载功率因数不持平，景象又会如何呢？比方后边的负载是线性负载，即负载的输入功率因数=1，这种状况常常呈如今UPS带假负载考机状况，如图4所示。在这儿有一个很大的差异，负载中的电感有些没有了。这就构成了逆变器后边电容器C的无功功率再也不能向负载端供应的局势。因为60kvar的容抗XC是：

　　 (4)

　　从上式能够看出，逆变器输出首要并联了一个小于1W的电抗，假定让逆变器输出端树立起220V的电压，首要要向电容C供应一个电流IC，其值的巨细为：

　　 (5)

　　而正本逆变器能够供应的电流IINV为：

　　 (6)

　　很显着，有必要从逆变器输出电流中减去上述的容性电流，余下的才是负载应得的电流Ir，即：

　　 (7)

　　那么此刻负载上能够得到的功率Pr就只需：

　　Pr =241A´220V»53kW (8)

　　图4 通常工频机UPS与线性负载不匹配状况下的主电路构造

　　或许刻苦率核算式得出一样的效果：

　　 (9)

　　因而负载功率因数为0.8的十0kVA UPS在带线性负载时，只能给出53kW的功率，在以往的机器中不止一次地证明了这个定论。也即是说当负载的输入功率因数不等于UPS的负载功率因数时，UPS就有必要降额运用。这是通常规矩，当然对纷歧样负载功率因数的UPS有着纷歧样的降额值。

　　3. 对UPS功率因数的误解危害

　　恰是因为有的用户将负载功率因数误以为是UPS的“输出功率因数”，不光将归属联络搞错了，而且还引出了一个根柢不存在的概念。已然是“UPS的输出功率因数”，那么UPS的输出功率就有必要恪守这个功率因数值，也即是说“功率因数为0.8的十0kVA UPS在带线性负载时也应给出80kW的输出功率”。假定这种误解仅仅是单个用户，最多致运用户和供货商方面的仇视。但假定是拟定标准者堕入这个误区，危害即是全国的UPS制作商。

　　比方正本都是进口的大功率UPS，在带线性试验负载时发现功率因数为0.8的十0kVA UPS给不出80kW，所以就以为是厂家的商品不合格，在加之厂家也说不了解要素，所以就只好加大逆变器的功率，也即是说在逆变器中有必要也把60kvar的无功功率包括进入，即：

　　 (十)

　　无形中将逆变器的造价添加了20%，但逆变器的驱动电路也比需相应地晋级，那就不止20%了。全国悉数的厂家都有必要照此处理，这个影响面就大了!这么一来，80kW的输出功率是给出来了，惋惜的是负载功率因数F就不是0.8了，因为堕入误区的制作商是不会将正本60kvar的无功功率作任何改动的，即依然保存了60kvar的电容器，这么一来按着正本的对负载功率因数F的计划，就变成了：

(11)

　　当然，只需输出给够了80kW，至于此刻的功率因数值也就无人顾及了。假定真地有人看到了这一点，是不是以为这台十0kVA 的UPS只需给出68.4kW就合格了!

　　很显着，这么的改动是不该当的，一来是危害了制作商的利益，二来也不契合科学道理，仅仅因为误解要素此人为地以为这么做。乃至有的说：大都人赞同这么做那就对。要知道科学的疑问不是靠举手表决处理的，安闲落体的苹果即是要落在地上，再多的人举手表决也不会飞到天上去。

　　和负载功率因数并排的一个量即是UPS输出电压的谐波失真度，有的将二者相提并论，以为只需输出电压的谐波失真度抵达恳求，那么负载功率因数也就知道了。实习上在商品计划中负载功率因数谐和波失真尽管有些联络，但不是一码事，各自的思考纷歧样。谐波失真度就比方是衡量这件衣服做得活计好欠好，针脚密不密，款式好欠好。而功率因数标明的则是男服装仍是女服装，是多大号的衣服，等等。所以这两个方针且不行另眼相看，乃至丢掉其间之一。

　　更不能令人定心的是有些读者至今仍以为功率因数是百分数，常听到有人问：你的UPS的输入功率因数是百分值多少？这从上面的核算就可了解地看到，有功功率和无功功率是正交联络。从式(11)也可看到视在功率、有功功率和无功功率三者之间的联络是直角三角形勾股弦的联络。所以有功功率和无功功率是不能直接加减的。比方上面的比方，假定将80kW看做80%，那么60kvar即是60%，这么一来有功功率和无功功率加在一同即是140%，显着是不对的。这个最根柢的根柢概念假定搞不了解，别的概念就很难去了解了!

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