功率分析仪峰值因数介绍及测量

©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Co., Ltd. 1
广州致远电子有限公司 峰值因数约等于√3。
峰值因数介绍
功率分析仪
图 1.2 功率分析仪测量三角波的峰值因数
1.2.3 方波峰值因数
对于正负峰值相等的方波，它任何时候的绝对值都为固定值，且数值上等于峰值，因此， 其峰值因数等于 1。由于峰值大于等于有效值，因此，方波的峰值因数最大，换言之，所有 波形的峰值因数都大于等于 1，功率分析仪测量方波峰值因数的测量结果如图 1.3 所示，由 于不是标准方波，所以峰值因数约等于 1。
西安办事处
西安市长安北路 54 号太平洋大厦 1201 室 电话：(029)87881295 87881296
请您用以上方式联系我们，我们会为您安排样机现场演示，感谢您对我公司产品的关注！
产品应用笔记
©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Co., Ltd. 5
小。高峰值因数时，基波含量变小，高次谐波相对含量变大，受带宽限制带来的影 响较大。如果上述高次谐波不是关注对象，由此带来的影响可以忽略； 信号的基波频率是 FFT 算法的重要输入参数，基波频率测量错误或不准确，将导 致 FFT 运算结果的错误或不准确。峰值因数越高，波形畸变越大，准确测量基波 频率的难度越大； 相同的有效值的 PWM 电压，峰值因数越高，峰值越大，需要采用更大的量程测量， 测量精度下降。 目前大部分的功率分析仪都具有自动量程转换功能，但是其自动量程转换的依据是基于 信号的有效值，这样，当被测信号的峰值因数高于仪器默认的峰值因数时，就会导致量程转 换错误。致远电子的功率分析仪在设计时，就依据峰值和有效值一起判断量程切换，当电压、 电流的测量值超过额定量程的 110%或者峰值超过额定量程的 330%则量程升档，当电压电 流的测量值低于额定量程的 30%并且峰值低于下档量程的 300%时，量程降档，可以保证准 确的测量。
1.2.2 三角波和锯齿波的峰值因数 由三角波和锯齿波的波形可直观的看出，相同峰值的三角波和锯齿波有效值相同。根据
有效值定义，不难算出，峰值为 1 的锯齿波的有效值为√3，因此，三角波和锯齿波的峰值因
3
数为√3，功率分析仪对三角波峰值因数测量结果如图 1.2 所示，由于不是标准三角波，所以
产品应用笔记
1.2.3 方波峰值因数.......................................................................................................2
1.3
变频电源的峰值因数 ............................................................................................... 2
全国服务电话：400-888-4005
销售与服务网络： 广州总公司
广州市天河区车陂路黄洲工业区 7 栋 2 楼 电话：(020)28267985 22644261
上海分公司：上海
上海市北京东路 668 号科技京城东楼 12E 室 电话：(021)53865521 53083451
北京分公司
北京市海淀区知春路 108 号豪景大厦 A 座 19 层 电话：(010)62536178 62635573
武汉分公司
武汉市洪山区广埠屯珞瑜路 158 号 12128 室（华中 电脑数码市场） 电话：(027)87168497 87168397
重庆分公司
重庆市九龙坡区石桥铺科园一路二号大西洋国际大 厦（赛格电子市场）2705 室 电话：(023)68796438 68797619
成都分公司
成都市一环路南二段 1 号数码科技大厦 403 室 电话：(028)85439836 85432683
Application Note
峰值因数介绍及测量
功率分析仪
AN01010101 V1.01 Date: 2017/09/13
产品应用笔记
类别 关键词 摘要
内容 峰值因数；功率分析仪 峰值因数的定义和测量
广州致远电子有限公司
广州致远电子有限公司
修订历史
版本 V1.00 V1.01
日期 2016/04/12 2017/09/13
产品应用笔记
©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Co., Ltd. 4
广州致远电子有限公司
峰值因数介绍
功率分析仪
销售与服务网络
广州致远电子有限公司
地址：广州市天河区车陂路黄洲工业区 7 栋 2 楼 邮编：510660 网址：www.zlg.cn
全国销售与服务电话：400-888-4005
峰值因数介绍
功率分析仪
原因 创建文档 增加内容和修改格式
产品应用笔记
©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Co., Ltd. i
广州致远电子有限公司
峰值因数介绍
功率分析仪
Fra Baidu bibliotek目录
1. 峰值因数...................................................................................................................1
PWM 波的峰值因数较高时，调制比较小，脉冲宽度较窄，因此，有一种观点认为，高 峰值因数的 PWM 波，要求更高的带宽和采样率。如低占空比的波形如图 1.5 所示。
产品应用笔记
©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Co., Ltd. 3
广州致远电子有限公司
峰值因数介绍
产品应用笔记
©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Co., Ltd. i
广州致远电子有限公司
峰值因数介绍
功率分析仪
1. 峰值因数
1.1 定义
峰值因数通常用 CF 表示，是 CREST FACTOR 的缩写 ，CF 是指周期波形的峰值与其 有效值的比值，如正弦波的峰值因数是√2，振幅对称的方波信号或直流信号的波峰因数为 1。 某些更复杂的波形则具有较高的波峰因数，几种典型波形的真有效值和峰值因数如表 1.1 所 示。
峰值因数从另外一个角度反应了电源的特性和用电设备的特性，一个用电设备的电流峰 值因数越大，说明其供电需要的冲击电流越大，该设备对电网的危害也越大。同样一个电源， 如果能够输出的电流峰值因数越大，说明其耐冲击的能力越强，该电源的性能越好。此外， 峰值因数很大时也会带来大量的谐波电流和谐波电压，对整个供电系统造成危害。
1.2.1 正弦波的峰值因数 ............................................................................................... 1
1.2.2 三角波和锯齿波的峰值因数 ............................................................................... 1
功率分析仪
图 1.5 功率分析仪测试低占空比的方波
实际上，这仅仅是局限于直观、简单的时域理解，对于 PWM 波而言，载波频率确定了， 其谐波分布和谐波频率就基本确定，如果我们关注的谐波频率是固定的，那么，测量带宽和 采样率与调制比无关。
峰值因数的影响体现为： 低峰值因数时，基波含量变大，高次谐波相对含量较小，受带宽限制带来的影响较
1.5 峰值因数对测量仪器的要求
对于市电、逆变器等测试，其峰值因数一般不会很大，只有在测试变频器的 PWM 波时， 峰值因数才会很大，所以变频器测试对峰值因数要求较高。理论上，PWM 波的峰值因数可 达无穷大。因为 PWM 波在输出不同电压值时，其峰值始终保持不变，因此，输出电压有效 值越低，峰值因数越高。以额定电压 690V 的变频器为例，输出电压 690V 时，峰值因数接 近正弦波峰值因数 1.414，而输出电压为 69V 时，峰值因数接近 14.14，输出电压为 6.9V 时， 峰值因数接近 141.4，对于峰值因数很大的信号，必须选择大量程，此时仪器设置和测量精 度都有所不同。
图 1.3 功率分析仪测量方波的峰值因数
1.3 变频电源的峰值因数
由于变频电源输出波形的不同，其峰值因数通常不等于正弦波的峰值因数，以变频器输 出的 PWM 波为例，其峰值取决于直流侧的直流电压，有效值由调制比决定，调制比越低， 有效值越低，峰值因数越大。对于相同有效值的变频信号，峰值因数越高，仪器测量时所需 要的量程越大，对应的测量精度越低。如图 1.4 所示，功率分析仪对 PWM 波的测试截图， 变频电源输出电压峰值因数 3.5，电流峰值因数 2.2.。
产品应用笔记
©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Co., Ltd. 2
广州致远电子有限公司
峰值因数介绍
功率分析仪
图 1.4 功率分析仪对变频器的测试
1.4 峰值因数对电源的影响
标准的正弦波电压遇上非线性负载时，其电流波形也会产生畸变，畸变电流波形的峰值 因数可能大于√2，若负载的峰值因数大于√2，则前端供电设备必须能提供负载所需要的峰 值电流，否则供电设备的输出电压波形会产生失真。负载的峰值因数也会因为前端供电设备 的不同而有差异，甚至当负载从同一个设备的一个输入接口移到另一个接口时，峰值因数也 会有所变化。峰值因数是负载与电源相互作用的结果。负载的峰值因数取决于电网的电压波 形，在电源设备输出电压波形为纯正弦波的前提下，接上没有加入功率因数矫正设计的负载 时，峰值因数一般为 2 到 3，在电源设备输出电压波形为阶梯波的前提下，此种负载设备的 峰值因数一般为 1.4 至 1.9。计算机类负载电流的功率因数可能达到 2.4~2.6。因此，在机房 等地方常用的 UPS 电源设计时，需要能提供功率因数值为 3 或者更大的额定电流，以满足 计算机类负载的应用。
1.2 常见波形的峰值因数及测量
1.2.1 正弦波的峰值因数
峰值为 1 的正弦波的有效值为√22，因此，正弦波的峰值因数为√2，我们使用功率分析 仪来验证正弦波的峰值因数值，测量结果如图 1.1 所示，由于测试对象不是严格标准的正弦 波，所以峰值因数约等于√2。
图 1.1 功率分析仪测量正弦波的峰值因数
1.4
峰值因数对电源的影响 ........................................................................................... 3
1.5
峰值因数对测量仪器的要求 ................................................................................... 3
上海分公司：南京
南京市珠江路 280 号珠江大厦 1501 室 电话：(025)68123923 68123920
深圳分公司
深圳市福田区深南中路 2072 号电子大厦 12 楼 电话：(0755)83640169 83783155
上海分公司：杭州
杭州市天目山路 217 号江南电子大厦 502 室 电话：(0571)89719491 89719493
1.1
定义........................................................................................................................... 1
1.2
常见波形的峰值因数及测量 ................................................................................... 1
表 1.1 几种典型波形的真有效值和峰值因数
波形类型（1 V Peak） 无失真的正弦波
真有效值 VP√E2AK=0.707 V
波峰因数 VVPrEmAsK=1.414
对称的方波
VPEAK 1
=1.00
V
VVPrEmAsK=1.00
无失真的三角波
VP√E3AK=0.580 V
VVPrEmAsK=1.73