审慎校正功率因子
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要点
全球日益增加的管理实体正在要求进行功率因子管理。
功率电平——在这样的功率电平下，功率因子管理成为一种受规章限制的问题——已经就电子设备和照明设备分别下降到75W和26W。
采用功率因子校正电路的目的是，无论电源电流的非正弦性质如何，都将迫使来自电源线的输入电流在波形及相位上酷似电源电压。
通用电源设计（即那些适应低于100V至高于240V交流输入的设计）的一个期望结果是，功率管理电路与电源无关，且设计者只需考虑那些与预期负载有关的问题。这种功率管理方法通过减少为全球客户群体服务所需的电源种类而能产生相当大的规模经济。类似的优势还能扩展到供应链、制造业与库存管理运作。
但这种方法也会带来以下不希望的结果：所获得的电源必须满足各类市场的最严格标准要求。电源标准在过去几十年间得到了长足的发展，而且更重要的是，认识到这项标准价值的管理实体的数量最近也在不断增加。理由很简单：尽管有待验证，但电源的低效使用是导致分配或强制进行基础设施投资的主要原因。低功率因子对电网效率会带来致命的影响，并已引起全世界的高度关注。欧盟率先推出了功率因子标准，但中国的强制性认证 (CCC)、美国国家环保署 (EPA) 的能源星 (Energy Star) 计划以及日本的JIC-C-61000-3-2标准都表明，功率因子 (PF) 指标正在成为一项全球性强制规定。而且，较高的最小功率因子不再只限于大功率设备，更新的标准及规范被运用到仅消耗75W 或26W功率照明设备等电子产品中。
兴风作浪
为了解电子行业的最新发展趋势是如何提高了人们对PF的关注程度，我们首先应该了解实际功率与视在功率的定义。电路实际功率定义为一个电源周期内瞬时电压与电流乘积的平均值：
(公式1)
而视在功率则简单地定义为均方根 (rms) 电压与电流的乘积：
(公式2)
PF则为PR与PA之比，通常用百分比来表示：
(公式3)
如果电压与电流波形均为正弦波且同相，则实际功率与视在功率相等，从而得到百分之百的PF。当负载为全电阻性，尤其是非电感性发热元件及钨丝灯泡等时即存在这种关系。
电抗负载会在其电流与所加电压间引起相移，但由于它们呈现为线性阻抗，因此电流波形仍为正弦波。其PF为：
(公式4)
其中相移θ直接来自阻抗：
(公式5)
这里，XL与RL分别为净负载阻抗的电抗性分量与电阻性分量。
国际整流器公司 (International Rectifier) 首席执行官Alex Lidow指出，“我们所使用的电力有一半用于驱动，而其中又有大约85% 进入到机电设备或三端双向可控硅开关驱动的交流感应电机中（参考文献1）。这种常见的安排迫使电网提供超出驱动负载所需的电流，从而给电表测量带来麻烦，因为正如公式1所表示的，净电流包括同相分量与正交分量（图1）。故提供给系统的视在功率分解成以下两个分量，即驱动设备工作并抽取IP电流的实际分量与抽取电机电抗性或磁化电流IR的正交分量。因此净电流为：
(公式6）
由此我们可以重新定义PF：
(公式7）
在工业设备中，公用事业电力公司可能会分别测量以上两项功率，即用一个标准千瓦时电表来测量实际分量，而用另一个千瓦时电表来测量正交分量。而在这种情况下的计费，会采用计费周期内这两项读数的均方根 (rms) 值。但大多数公用事业电力用户却只有一个电表，这对于电力公司的计费来说相当不公平：供电方显然应该以能量（或功率）单位来计费，但行业却以电流单位来计算配电系统基础设施的容量。假设公式3中的交流电压具有恒定的幅度与参考相位，则常数相消，PF变成（在计费期内一个周期接一个周期地积分得到的）实际电流与视在电流之比——正如电力公司所看到的。以这种观点，PF可测量电力公司能计费的电流容量部分，不利的是，PF的倒数变成了超额建造电网基础设施的要求。这种负载性能与运营成本和投资成本之间的关系将PF抬高到了规章所限定的最高水平。
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