什么是峰值因素 

峰值因數(shù)通常用CF表示，是CREST FACTOR的縮寫(xiě)，CF是指周期波形的峰值與有效值之比。正弦波的峰值因數(shù)是。振幅對(duì)稱方波或直流信號(hào)的波峰因數(shù)為1。其它更復(fù)雜的波形則具有較高的波峰因數(shù)，如表1所示。

表1 幾種波形的波峰因數(shù)

常見(jiàn)波形的峰值因數(shù)有哪些 

1、正弦波峰值因數(shù) 

峰值為1的正弦波的有效值為，因此，正弦波的峰值因數(shù)為，PA6000對(duì)正弦波峰值因數(shù)測(cè)量結(jié)果如圖1所示，不是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，所以峰值因數(shù)約等于。

圖1 正弦波峰值因數(shù)測(cè)量

2、三角波和鋸齒波峰值因數(shù) 

有效值就是方均根值，由三角波和鋸齒波的波形可直觀的看出，相同峰值的三角波的有效值與鋸齒波相同。根據(jù)有效值定義，不難算出，峰值為1的鋸齒波的有效值為，因此，三角波和鋸齒波的峰值因數(shù)為，PA6000對(duì)三角波峰值因數(shù)測(cè)量結(jié)果如圖2所示，不是標(biāo)準(zhǔn)三角波，所以峰值因數(shù)約等于。

圖2 PA6000三角波峰值因數(shù)測(cè)量

3、方波峰值因數(shù) 

對(duì)于正負(fù)峰值相等的方波，任何時(shí)候的值為固定值，且數(shù)值上等于峰值，因此，其峰值因數(shù)等于1。由于峰值大于等于有效值，因此，方波的峰值因數(shù)zui大，換言之，所有波形的峰值因數(shù)都大于等于1，PA6000對(duì)方波峰值因數(shù)測(cè)量結(jié)果如圖3所示，不是標(biāo)準(zhǔn)方波，所以峰值因數(shù)約等于1。

圖3 PA6000方波峰值因數(shù)測(cè)量

變頻電源的峰值因數(shù)如何計(jì)算 

按照變頻電源的定義，其峰值因數(shù)通常不等于正弦波的峰值因數(shù)，以變頻器輸出的PWM波為例，其峰值取決于直流側(cè)的直流電壓，有效值由調(diào)制比決定，調(diào)制比越低，有效值越低，峰值因數(shù)越大。對(duì)于相同有效值的變頻電量，峰值因數(shù)越高，測(cè)量所選用的量程越大，測(cè)量的精度越低。如圖4所示，PA6000功率分析儀測(cè)試截圖，變頻器輸出電壓峰值因數(shù)3.5，電流峰值因數(shù)2.2.。

圖4 PA6000變頻器測(cè)量

峰值因數(shù)對(duì)電源有哪些影響 

非線性負(fù)載接受正弦波電壓時(shí)，其電流波形會(huì)產(chǎn)生畸變，畸變的電流波形的峰值因數(shù)可能大于，若負(fù)載的峰值因數(shù)大于,前端供電設(shè)備必須提供負(fù)載所需要的峰值電流，否則供電設(shè)備的輸出電壓波形會(huì)產(chǎn)生失真。

負(fù)載峰值因數(shù)因前端供電設(shè)備的不同而有差異，甚至當(dāng)負(fù)載從一個(gè)輸入插口移到另一個(gè)插口時(shí)，峰值因數(shù)也會(huì)有所變化。峰值因數(shù)是負(fù)載與電源相互作用的結(jié)果。負(fù)載的峰值因數(shù)數(shù)值取決于電網(wǎng)的電壓波形，在電源設(shè)備輸出電壓波形為純正弦波的前提下，沒(méi)有輸入功率因數(shù)矯正設(shè)計(jì)的負(fù)載的峰值因數(shù)一般為2到3，在電源設(shè)備輸出電壓波形為階梯波的前提下，此種負(fù)載設(shè)備的峰值因數(shù)一般為1.4至1.9。計(jì)算機(jī)類負(fù)載的輸入電流的CF可能達(dá)到2.4~2.6。因此，UPS設(shè)計(jì)時(shí)常需能提供CF值為3或者更大懂得的額定電流，以滿足計(jì)算機(jī)類負(fù)載的應(yīng)用。

峰值因數(shù)從另外一個(gè)角度反應(yīng)了電源的特性和用電設(shè)備的特性，一個(gè)用電設(shè)備的電流峰值因數(shù)越大，說(shuō)明其供電需要的沖擊電流越大，改設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的危害越打。同樣一個(gè)電源能夠輸出的電流峰值因數(shù)越大，說(shuō)明其耐沖擊的能力越強(qiáng)，該電源的性能越好。

峰值因數(shù)很大會(huì)帶來(lái)大量的諧波電流和諧波電壓成分，對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)造成危害。

峰值因數(shù)對(duì)測(cè)量?jī)x器有哪些要求 

目前市場(chǎng)上的很多高精度功率分析儀標(biāo)稱zui大可測(cè)量峰值因數(shù)為6，另一些高精度功率分析儀則標(biāo)稱zui大可測(cè)量峰值因數(shù)為10，致遠(yuǎn)電子的PA6000高精度功率分析儀zui高可以測(cè)量的峰值因數(shù)為300。

圖5 PA6000測(cè)量低占空比方波

對(duì)于市電、逆變器等測(cè)試，其峰值因數(shù)一般不會(huì)很大，只有變頻器的PWM等測(cè)量峰值因數(shù)很大，所以變頻器測(cè)試對(duì)峰值因數(shù)要求較高。理論上，PWM波的峰值因數(shù)可達(dá)無(wú)窮大。因?yàn)镻WM波在輸出不同電壓值時(shí)，其峰值始終保持不變，因此，輸出電壓有效值越低，峰值因數(shù)越高。以額定電壓690V的變頻器為例，輸出電壓690V時(shí)，峰值因數(shù)接近正弦波峰值因數(shù)1.414，而輸出電壓為69V時(shí)，峰值因數(shù)接近14.14，輸出電壓為6.9V時(shí)，峰值因數(shù)接近141.4，對(duì)于峰值因數(shù)很大的信號(hào)，必須選擇大量程，儀器設(shè)置和測(cè)量精度有所不同。

PWM波的峰值因數(shù)較高時(shí)，調(diào)制比較小，脈沖寬度較窄，因此，有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，高峰值因數(shù)的PWM波，要求更高的帶寬和采用頻率。

實(shí)際上，這僅僅是局限于直觀、簡(jiǎn)單的時(shí)域理解，對(duì)于PWM波而言，載波頻率確定了，其諧波分布和諧波頻率就基本確定，如果我們關(guān)注的諧波頻率是固定的，那么，測(cè)量帶寬和采樣頻率與調(diào)制比無(wú)關(guān)。

峰值因數(shù)的影響體現(xiàn)為：

1、高峰值因數(shù)時(shí)，基波含量變大，高次諧波相對(duì)含量較小，受帶寬限制帶來(lái)的影響較??；低峰值因數(shù)時(shí)，基波含量變小，高次諧波相對(duì)含量變大，受帶寬限制帶來(lái)的影響較大。如果上述高次諧波不是關(guān)注對(duì)象，由此帶來(lái)的影響可以忽略。

2、信號(hào)基波頻率是FFT算法的重要輸入?yún)?shù)，基波頻率測(cè)量錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致FFT運(yùn)算結(jié)果的錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確。峰值因數(shù)越高，波形畸變?cè)酱螅瑴?zhǔn)確測(cè)量基波頻率的難度越大。

3、相同的有效值的PWM電壓，峰值因數(shù)越高，峰值越大，需要采用更大的量程測(cè)量，測(cè)量精度下降。

目前大部分功率分析儀器具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程功能，但是其自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程的依據(jù)是信號(hào)有效值，這樣，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的峰值因數(shù)高于儀器默認(rèn)的峰值因數(shù)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致量程轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤。PA6000量程切換時(shí)依據(jù)峰值和有效值判斷，當(dāng)電壓、電流的測(cè)量值超過(guò)額定量程的110%或者峰值超過(guò)額定量程的330%則量程升檔，當(dāng)電壓電流的測(cè)量值低于額定量程的30%并且峰值低于下檔量程的300%時(shí)，量程降檔。