开关电源功率因数的计算

关宇开关电源功率因数的计算问题，在计算方面，仍然是按照功率因数的定义，即：有功功率比视在功率。以其输入端为准。而在实际上，开关电源的生产厂家们都采用测量的方式，有专用测量开关电源的各种参数的仪器，包括它的功率因数值。由于历史原因，很多人心目中功率因数的计算公式就是：PF=cosφ。实际上，这个公式只是特定情况下成立，这个前提是：负载是一个非纯阻性线性负载。功率因数的真正定义是：PF=有功功率/视在功率。

什么是有功功率呢？有功功率就是负载实际上消耗的功率，计算方法是：P有功=∫u·i。这实际上就是瞬间电压和瞬间电流相乘之积的平均值。而视在功率的定义是：P视在=URMS·IRMS。和计算有功功率不同，这儿的电流和电压是分别测量得到的。那么，PF=cosφ这个公式是怎么来的呢？对于交流电机等感性负载（实际上容性负载也一样，只不过很少见这类负载），电流波形和电压波形相同，但有一个相位差。

对于有相位差φ的电流I：可以分解成一个和电压同相的分量，幅度为I·cosφ；一个和电压正交（相差90°）的分量，幅度为I·sinφ。这两个分量分别与电压相乘之后求平均值，正交分量和电压相乘的平均值为零，剩下的就是P有功=P视在·cosφ。在这里，无功电流就是：I无功=IRMS·sinφ。

对于开关电源这类负载，电流波形和电压波形并没有明显的相位差，但电流波形并不是正弦波，这种负载实际上是一个典型的非线性负载。和前面一样，非正弦波的电流和正弦电压相乘之后的平均值，可以通过将电流分解成和电压同频、同相的分量，以及不同频率或相位的分量来计算。这里电流波形基本上没有相位差，但存在大量的谐波分量。把电流波形进行傅里叶变换，得到的一系列谐波分量。其中：只有基频成分和电压乘积的平均值不为零，这部分电流就是有功电流；而所有高次谐波分量和电压的乘积平均值都为零，所以电流的所有高次谐波电流都是无功电流，因为它们都与实际消耗的功率无关，无功电流的总值是所有高次谐波电流的平方和的平方根。