什么是峰值因素 

峰值因數(shù)通常用CF表示，是CREST FACTOR的縮寫,，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。振幅對稱方波或直流信號的波峰因數(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對正弦波峰值因數(shù)測量結(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對三角波峰值因數(shù)測量結(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)測量

3,、方波峰值因數(shù) 

對于正負(fù)峰值相等的方波，任何時候的值為固定值,，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對方波峰值因數(shù)測量結(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)測量

變頻電源的峰值因數(shù)如何計算 

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,。對于相同有效值的變頻電量,，峰值因數(shù)越高，測量所選用的量程越大,，測量的精度越低,。如圖4所示，PA6000功率分析儀測試截圖,，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變頻器測量

峰值因數(shù)對電源有哪些影響 

非線性負(fù)載接受正弦波電壓時,，其電流波形會產(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)載從一個輸入插口移到另一個插口時,，峰值因數(shù)也會有所變化,。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,，沒有輸入功率因數(shù)矯正設(shè)計的負(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)計時常需能提供CF值為3或者更大懂得的額定電流,，以滿足計算機(jī)類負(fù)載的應(yīng)用,。

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

峰值因數(shù)很大會帶來大量的諧波電流和諧波電壓成分,，對整個供電系統(tǒng)造成危害。

峰值因數(shù)對測量儀器有哪些要求 

目前市場上的很多高精度功率分析儀標(biāo)稱zui大可測量峰值因數(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高可以測量的峰值因數(shù)為300。

圖5 PA6000測量低占空比方波

對于市電,、逆變器等測試,，其峰值因數(shù)一般不會很大，只有變頻器的PWM等測量峰值因數(shù)很大,，所以變頻器測試對峰值因數(shù)要求較高,。理論上，PWM波的峰值因數(shù)可達(dá)無窮大,。因為PWM波在輸出不同電壓值時,，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,，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,，峰值因數(shù)接近14.14,，輸出電壓為6.9V時，峰值因數(shù)接近141.4,，對于峰值因數(shù)很大的信號,，必須選擇大量程，儀器設(shè)置和測量精度有所不同,。

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

實際上,，這僅僅是局限于直觀、簡單的時域理解,，對于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，測量帶寬和采樣頻率與調(diào)制比無關(guān),。

峰值因數(shù)的影響體現(xiàn)為：

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

2,、信號基波頻率是FFT算法的重要輸入?yún)?shù)，基波頻率測量錯誤或不準(zhǔn)確,，將導(dǎo)致FFT運算結(jié)果的錯誤或不準(zhǔn)確,。峰值因數(shù)越高，波形畸變越大,，準(zhǔn)確測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量，測量精度下降,。

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