功率分析仪峰值因数介绍及测量
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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。
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峰值因数介绍
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。
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.。
1.2.3 方波峰值因数.......................................................................................................2
1.3
变频电源的峰值因数 ............................................................................................... 2
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
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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。
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
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峰值因数介绍
功率分析仪
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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：
全国销售与服务电话：400-888-4005
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
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
1.5 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。
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峰值因数介绍及测量
功率分析仪
AN01010101 V1.01 Date: 2017/09/13
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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
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修订历史
版本 V1.00 V1.01
日期 2016/04/12 2017/09/13
1.1
定义........................................................................................................................... 1
1.2
常见波形的峰值因数及测量 ................................................................................... 1
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
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峰值因数介绍
功率分析仪
目录
1. 峰值因数...................................................................................................................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
VPEAKAsK=1.00
无失真的三角波
VP√E3AK=0.580 V
VVPrEmAsK=1.73
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
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
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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。
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！
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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
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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
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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。
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。
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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。
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.。
1.2.3 方波峰值因数.......................................................................................................2
1.3
变频电源的峰值因数 ............................................................................................... 2
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
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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。
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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
1.5 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。
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定义........................................................................................................................... 1
1.2
常见波形的峰值因数及测量 ................................................................................... 1
峰值因数介绍
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1. 峰值因数...................................................................................................................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
VPEAKAsK=1.00
无失真的三角波
VP√E3AK=0.580 V
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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
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3
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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。
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。