長期以來不論是ＵＰＳ的供應商還是用戶，在ＵＰＳ功率因數問題上，一直是一個爭論的焦點：用戶聲言要高功率因數的ＵＰＳ，供應商也說這個因數越大越好，于是廠家就盡全力去提高這個因數。到底ＵＰＳ的功率因數是大了好還是小了好呢？
ＵＰＳ有兩個功率因數值：輸入功率因數和輸出功率因數。輸入功率因數表示ＵＰＳ對電網有功功率吸收的能力及對電網影響的程度；輸出功率因數表示ＵＰＳ對非線性負載的適應能力。當然，對輸入功率因數的要求是越高越好，而ＵＰＳ的輸出功率因數卻不一定越大越好，現就這個問題進行討論。
１ 基本概念
·視在功率：即交流電壓和交流電流的乘積。ＵＰＳ說明書上的功率伏安值就是指ＵＰＳ的額定輸出電壓和額定輸出電流的乘積，用公式表示為：Ｓ ＝ ＵＩ式中，Ｓ是ＵＰＳ的額定輸出功率，單位是ＶＡ（伏安）；Ｕ是ＵＰＳ的額定輸出電壓，單位是Ｖ 如２２０Ｖ ３８０Ｖ等；Ｉ是ＵＰＳ的額定輸出電流，單位是Ａ。
視在功率包括兩部分：有功功率（Ｐ）和無功功率（Ｑ）。
·有功功率是指直接做功的部分。比如使燈發亮，使電機轉動，使電子電路工作等。因為這個功率做功后都變成了熱量，可以直接被人們感覺到，所以有些人就產生一個錯覺，即把有功功率當成了視在功率，孰不知有功功率只是視在功率的一部分，用式表示：Ｐ ＝ Ｓｃｏｓθ ＝ ＵＩｃｏｓθ ＝ ＵＩ·Ｆ式中，Ｐ是有功功率，單位是Ｗ（瓦）；Ｆ ＝ ｃｏｓθ 被稱為功率因數，而θ是在非線性負載時電壓電流不同相時的相位差。
功率因數表征著ＵＰＳ輸出有功功率的能力。
·無功功率是儲藏在電路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Ｑ ＝ Ｓｓｉｎθ ＝ ＵＩｓｉｎθ 式中，Ｑ為無功功率，單位是ｖａｒ（乏）。
對于計算機和其它一切靠直流電壓工作的電子電路，離開無功功率是根本無法工作的。
一般用戶都認為計算機之類的設備只需要有功功率，而不需要無功功率。既然無功功率不做功，要它何用！于是他們當然就認為功率因數為１的電源最好。因為它能給出最大輸出功率，當然也就認為ＵＰＳ輸出功率因數小了就不好。然而，實際情況并非如此。
假如有一臺計算機，當交流市電輸入后進行整流，就得到圖１中ＵＤＣ的脈動直流電壓，若不將脈動電壓進行任何加工，就直接提供給計算機電路，毫無疑問，電路根本無法正常工作。雖然這時計算機的功率因數接近于１，可這又有何用呢。為了讓計算機電路能正常工作，必須向其提供平滑了的直流電壓。這個“平滑”工作必須由接在計算機電源整流器后面的濾波電容器Ｃ來完成。這個濾波器就像一個水庫，電容器里面必須儲存足夠數量的電荷，在整流半波之間的空白時，使電路上的工作電壓仍不間斷，能保持正常電平。換句話說，即使在兩個脈動半波之間無輸入電能時，Ｕｃ的電壓電平也無顯著的變化，這個功能是靠電容器內的儲能來實現的，儲存在電容器內的這部分能量就是無功功率。所以說，計算機是靠無功功率的支持，才能保證電路正確運用有功功率實現正常運行的。
因此可以說，計算機不但需要有功功率，也需要無功功率，兩者缺一不可!
３ ＵＰＳ的輸出功率因數并不是越大越 好
ＵＰＳ很少被用來照明或帶電熱器之類的線性負載，絕大多數用作像計算機或類似計算機的電子設備供電。這類設備一般都在內部設置了ＰＷＭ電源，而這種電源的特點就是直接將輸入市電整流濾波。如前所述，這些設備對市電（或ＵＰＳ輸出）構成了非線性負載，功率因數Ｆ＝０．６～０．７。為了使ＵＰＳ和計算機匹配，ＵＰＳ最好也具有功率因數０．６～０．７的值，如美國的ＡＰＣ、瑞士的ＩＭＥＬ和ＩＭ０６１等都具有這樣的輸出功率因數。功率因數是大了好還是小了好呢？為說明這個問題，可以看一下圖２的逆變器。
輸出特性與功率因數的關系，也就是ＵＰＳ輸出與功率因數的關系。
（１） 當功率因數Ｆ＝１時
ＵＰＳ只能輸出額定容量的８０％，而且這是有功功率，這時的無功功率為０，對計算機這樣的非線性負載而言，顯然無法應用。
眾所周知，一個電源輸出最大功率的條件是電源內阻和負載電阻值相等。比如從理想和極端的情況看，１ｋＶＡ ＵＰＳ的負載電阻是Ｒ＝Ｕ ２／Ｐ＝２２０２／１０００＝４８．４Ω 那么電源內阻也是４８．４ Ω，而且是純電阻，莫說帶脈沖負載，就是電流稍有變化，也會造成輸出電壓Ｕ的大幅度變化。比如電流增加１Ａ，則輸出電壓就會下降：
Ｕ＝４８．４×１＝４８．４（Ｖ）因此像圖１中電流Ｉ波形更無法適應。因為計算機向ＵＰＳ索取的脈沖電流幅度為其平均電流的３倍以上。在這樣的脈沖負載下，電源將無法正常供電。當然，這只是一個極端的例子，實際中情況要好得多。故功率因數Ｆ＝１的情況下，如果這個因數只僅僅是１而無變化余地，那麼就只能帶線性電阻負載，且過載能力較差。
總之，Ｆ＝１的ＵＰＳ，一般說來，對輸入功率因數尚未校正過的計算機負載而言，沒有什么實際使用價值。比如計算機功率因數取平均值０．６５，設１０ ｋＶＡ的ＵＰＳ在Ｆ＝１時僅能輸出功率為８０００Ｗ（ＶＡ），如果帶４０臺功率為２００Ｗ的計算機，乍看起來正好滿載，其實不然，還有無功功率未計入，若計入后，視在功率Ｓ＝Ｐ／Ｆ＝８０００／０．６５＝１２３０８（ＶＡ）＝１．２３ ｋＶＡ 所以，上述情況已過載２３％了。而且Ｆ為１時 ，ＵＰＳ也并不能將１００％的ＶＡ值變成Ｗ。如果簡單地認為功率因數多大就能給出多大的所謂“有用的”有功功率，而無功功率是“無用的”，那么就誤會了！
（２） Ｆ＝０．８及０．８以下時
以往的ＵＰＳ都把功率因數作成０．８，其根據何在呢？由圖２的曲線可以看出，在輸出功率因數為０．８時，正好可以輸出１００％的額定功率ＶＡ值。由圖２上也可以看出，當Ｆ＝０．７時，可以輸出１１４％的ＶＡ功率值，即負載功率因數越小，輸出的ＶＡ功率值就越大。換句話說，對付非線性負載的能力也越強，而計算機恰恰是典型的非線性負載，而且功率因數在０．６～０．７之間，所以只有ＵＰＳ的輸出功率因數作成與其相應，才構成最佳配合。所謂最佳配合，是指在這種情況下，當有功功率用滿了，同時無功功率也用滿了時才能充分發揮設備的潛力。
（３） 功率因數０．８＜Ｆ＜１．０時由圖２也可以看出，當功率因數Ｆ＝０．９時，ＵＰＳ只能輸出整個視在功率的８９％。從使用角度看，應用于此范圍的設備似乎不多，而且ＵＰＳ的輸出也打了折扣，因此意義不大。
這里討論的主要是滯后功率因數，原因是絕大部分電子電路負載都是感性的。所以一般ＵＰＳ不能帶大容性負載，只有那些在說明書上特別標明有超前功率因數這一項的方可帶容性負載。
實際上，ＵＰＳ輸出功率因數的真正含義是適應負載的能力，即能適應多大功率的負載。比如，在一定功率范圍內，如果是線性負載，ＵＰＳ的輸出功率因數就是１；如果是計算機之類的非線性負載，ＵＰＳ的輸出功率因數就是０．６～０．７。也就是說，ＵＰＳ的輸出功率數Ｆ是隨負載而變的。但需說明的是：如果ＵＰＳ說明書上標明Ｆ＝０．６～０．９或１，ＵＰＳ就可適應上述０．６～１的負載。但若只標了一個０．９或１，就不一定能帶滿負荷的計算機負載。如果ＵＰＳ的功率因數是超前０．０或滯后０．０，那么它就可以帶全范圍任何性質的負載。德國ＥＧＢ公司的１００和３００系列５～２００ ｋＶＡ及ＢＥＮＮＩＮＧ公司的５～１２０ ｋＶＡ的ＵＰＳ就具有這樣的功率因數。
因此ＵＰＳ功率因數的技術含量在小而不在大，一般用戶關心的功率因數就應當是０．８以下而不是以上。不然，在作電源容量設計時就會出錯甚至會造成不易挽回的損失。比如有５０套包括監視器在內的功率為１８０ Ｗ的電腦總功率是１８０Ｗ×５０＝９０００ Ｗ選擇ＵＰＳ的功率應當是:
Ｐ＝９０００ Ｗ÷０．６ ＝ １５０００ ＶＡ為了留有余量�。疲剑埃抖皇牵埃叮怠「鶕鲜綉x１５ｋＶＡ的ＵＰＳ一臺但若按著錯誤的算法就會選一臺功率因數大于０．９的１０ ｋＶＡ ＵＰＳ該ＵＰＳ比正確值小了５０％肯定帶不動上述電腦只好再買一臺來增容。容量�、熓虑楹棉k若是把１５０ ｋＶＡ錯買成１００ ｋＶＡ，把３００ ｋＶＡ錯買成２００ ｋＶＡ呢……
至于實現高功率因數難還是實現低功率因數難的問題，舉個例子：Ｆ ＝ ±０．０的含義是可帶純電抗負載即負載上的電壓和電流相位差是９０°。也就是說電壓過零時電流最大或者相反這就不是一般ＵＰＳ可做到的。尤其是Ｆ＝１的ＵＰＳ。因為這要增加專門的電路和環節。功率因數為０．６時電壓和電流的相位差雖不是９０°也有５７°之多同樣存在增加電路環節的問題。因為上述負載意味著電壓電流不同時過零那么逆變器在哪一個零點截止呢不增加電路環節肯定不行。反之在Ｆ＝１的負載上電流電壓同時達到最大值同時過零因無相位差對逆變器而言就容易多了�？梢赃@樣說：小功率因數包含有大功率因數的特點而大功率因數的ＵＰＳ就辦不了小功率因數的事。當然有時Ｆ＝０．８的ＵＰＳ也可以帶計算機那是在“大馬拉小車”的情況下，當接近額定功率時就顯出它的弊病了
４ 輸入功率因數的補償與效果
不論是輸入功率因數還是輸出功率因數都可用一定的手段提高。問題是有無這個必要。因為功率因數的補償必然伴隨著器材的消耗和功耗。比如ＩＭＶ、 Ｆｅｎｔｏｎ等多數 ＵＰＳ，在通常情況下均采用６脈沖輸入可控硅整流器，因此功率因數平均值只能作到０．８左右。提高功率因數的方法一是采用１２脈沖整流器 如Ｓｉｔｅｐｒｏ Ｆｅｎｔｏｎ等ＵＰＳ作為選件的１２脈沖整流器采用后，再加上無源濾波，由于極大地抑制了電流諧波分量由原來的近３０％的諧波電流分量削減到１０％以下 因此功率因數都可提高到０．９５以上。ＡＰＣ的ＳＩＬＣＯＮ ＤＰ３００Ｅ系列ＵＰＳ的出現就非常容易地解決了這個問題。
一般說，輸入功率因數的提高對輸入電網有利，因為它減小了對電網的干擾。對ＵＰＳ來說，好處不明顯。因為ＵＰＳ需要多少功率仍是按照自已的方式和要求吸取，大概這也是一般ＵＰＳ不急于解決這個問題的另一個原因。
另一方面，ＵＰＳ的輸出功率因數盡管上限做到“１”，但電腦類負載中的ＰＷＭ電源由于其輸入功率因數未進行校正，故仍按照本身的需要向ＵＰＳ索取能量。比如吸收０．６的有功功率（Ｗ）和０．８的無功功率（ＶＡＲ）。只要ＵＰＳ能適應這個負載，那么對Ｆ＝１的線性負載就更沒問題
５ 結語
（１）ＵＰＳ的輸出功率因數是表示適應不同性質負載的能力，而不單是提供有功功率的百分比。ＵＰＳ輸出功率因數為０．８的含義是：當負載功率因數為０．８時，就可以獲得１００％的ＵＰＳ額定功率；當負載功率因數為０．６時，上述ＵＰＳ的輸出功率就會大打折扣。
（２）輸出功率因數Ｆ＝１時只能給出８０％額定輸出的有功功率；Ｆ＝０．８時才可輸出１００％的額定功率而且功率因數Ｆ越小，輸出的視在功率的ＶＡ值就越大，Ｆ＝０．０時最大。
（３）小功率因數包含著大功率因數的功能，而不是相反。
（４）計算機功率的計算一般應是:
Ｓ ＝∑Ｐｉ ／ ０．６５ ｉ＝ １～ｎ 式中， Ｓ是ｎ臺電腦的總視在功率ＶＡ值；Ｐｉ是１臺電腦的有功功率Ｗ值；０．６５是電腦功率因數為０．６～０．７時的平均值。如果電腦資料上標的就是視在功率ＶＡ值那么就去掉分母中的０．６５直接相加即可。
（５）ＵＰＳ的輸出功率因數大小隨負載性質而變，并不是ＵＰＳ要給負載輸出什么性質的功率，而是負載需要什么性質的功率。ＵＰＳ應該適應負載，而不是負載去適應ＵＰＳ.
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