發布日期：2022-04-20 點擊率：46
我一直認為功率因數 (PF) 是一個高級而復雜的話題，直到一位同事解釋了 PF 和啤酒之間的關系。
功率因數（Power Factor）的大小與電路的負荷性質有關， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1，一般具有電感性負載的電路功率因數都小于1。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據。功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大， 從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。
功率因數的定義公式：功率因數＝有功功率/視在功率。視在功率的平方＝有功功率的平方+無功功率的平方
有功功率，是設備消耗了的，轉換為其他能量的功率。
無功功率，是維持設備運轉，但是并不消耗的能量。他存在于電網與設備之間，是電網和設備不可缺少的能量部分。但是無功功率如果被設備占用過多，就造成電網效率低下，同時，大量無功功率在電網中來回傳送，使得線損高企浪費嚴重。
為了減少電網的無功傳送，就要求用戶在用電端，給設備提供無功功率，這種提供無功功率的行為，就是無功補償。提供無功功率的補償設備，稱之為：無功補償裝置。
原則上，PF（表示為 0 到 1 之間的值）決定了電子設備使用電力的效率。設計人員將始終努力實現理想的統一 PF（值為 1），這意味著電壓和電流之間不存在相位角。換句話說，我們正在最大化能量轉移。任何小于單位 PF 的東西都意味著電力公司必須提供比運行電子設備所需的更多的電流。這對公用事業公司來說是不方便的，因為他們必須建造更多的基礎設施來支持低效的電力需求，而且對消費者來說也是一種滋擾，因為他們支付的電費將超過他們實際需要的費用。
以大屏幕高清電視 (HDTV) 為例。以 0.5 的功率因數運行的 200W 高清電視意味著電視需要 400VA (200W/0.5) 才能運行——但電視實際上只需要一半。因此，我們將支付雙倍的看電視所需的能量！
圖 1：標準尺寸的大屏幕高清電視
的確，隨著 LED 技術的出現，電視的平均功耗隨著時間的推移而下降。但是談論電視讓我有機會回到我最初對啤酒的評論，因為電視和啤酒（有時）是齊頭并進的。
功率因數就像一杯啤酒。
從酒吧訂購啤酒后，我們可能會收到一杯頂部有大量泡沫的玻璃杯。泡沫不可飲用，而且更令人討厭，但我們實際上是在為此付出代價——實際上，這是一種浪費。由于我們實際上支付了整個杯子的費用，因此如果啤酒一直到邊緣會好得多。在這個例子中，啤酒本身代表了電子設備實際需要的“真正的力量”。頂部的泡沫代表“無功功率”，整杯啤酒加上泡沫代表公用事業公司提供的“表觀功率”。
（我不完全確定誰提出了 PF 和啤酒相關性，但顯然它很流行——只需在互聯網上搜索“功率因數校正和啤酒”）
圖 2：將 PFC 視為一杯啤酒或蘇打水
因此，主動 PF 校正 (PFC) 的目標是最大限度地利用所有可用能量，而不是使用部分但不是全部可用能量。世界各地的監管標準都要求改進 PF。IEC61000-3-2 標準適用于歐洲；中國和日本也采用了類似的標準。美國遵循美國能源部的能源之星指南。作為一般規則，所有額定功率為 75W 或更高的設備都需要包含有源 PFC。符合要求的最簡單方法是將有源 PFC 集成到我們的設計中。法規沒有明確要求使用有源 PFC，但確實要求 PF 超過一定百分比（能源之星要求），諧波低于EN61000-3-2中規定的諧波。
能源成本越來越重要，我們都必須減少對能源的總體依賴。所有電氣設備（不僅僅是那些 >75W 的設備）都需要 PFC 只是時間問題。這一要求的大部分將由降低公用事業成本的愿望以及日益嚴格的新政府法規推動。如果我們希望領先于這些法規，或者只是在今天遵守我們的下一個交流供電設計，我建議我們遵循以下說明：
首先，喝一杯啤酒。
其次，查看 TI 的可實現統一 PF 的模擬、數字和組合PFC 控制器產品組合，或嘗試閱讀有關如何設計 PFC 的簡單信息：
“以大屏幕高清電視 (HDTV) 為例。以 0.5 的功率因數運行的 200W HDTV 意味著電視需要 400VA (200W/0.5) 才能運行 - 但電視實際上只需要一半。因此，我們將支付兩倍的看電視所需的能量！”
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 緩解超大規模和超大規
