功率分析儀最大峰值因數的真實含義

　　某些功率分析儀將可測量峰值因數作為重要特點進行宣傳。例如：某高精度功率分析儀標稱最大可測量峰值因數為6，另一高精度功率分析儀則標稱最大可測量峰值因數為10，將最大可測量峰值因數作為技術指標進行對比。

　　那么，是不是后者的測試能力更強、性能更加優越、或適用面更廣？

　　要對該問題作出判斷，必須真正理解了峰值因數的含義和高峰值因數對功率分析儀的測量要求。

　　峰值因數是指被測信號的瞬時值的峰值與有效值的比值。如：

　　正弦波的峰值因數為根號2（約等于1.414）；

　　鋸齒波和三角波的峰值因數為根號3；

　　直流波形或對稱交流方波具有最低的峰值因數，其峰值因數為1。

　　傳統的交流電測儀表就是利用正弦波峰值因數為1.414的特點，采用峰值檢波電路將交流電參量轉變為與波形峰值成正比的直流電壓信號，再依據正弦波峰值因數反算出被測電參量的有效值。因此，該類電測儀表只能滿足正弦波的測量需要。

　　功率分析儀一般適用標稱帶寬內任意波形電參量的測量。不同波形的電參量具有不同的峰值因數，對功率分析儀的測量要求有所不同，相同功率分析儀對不同峰值因數的電參量測量精度也有所不同。

　　計算機通常采用開關電源供電，開關電源輸入側的二極管整流電路導致輸入電流產生較大的畸變，電流波形的峰值因數高達2.4～2.6，因此，一般UPS要求可驅動峰值因數為3的負載。

　　6或10的高峰值因數波形，一般發生在變頻器輸出的PWM波。理論上，PWM波的峰值因數可達無窮大。因為PWM波在輸出不同基波有效值電壓時，其峰值始終保持不變，因此，輸出電壓基波有效值越低，峰值因數越高。以額定電壓690V的變頻器為例，輸出電壓（基波有效值）690V時，峰值因數接近正弦波峰值因數1.414，而輸出電壓為69V時，峰值因數接近14.14，輸出電壓為6.9V時，峰值因數接近141.4！

　　事實上，上述標稱最大峰值因數為6或10的功率分析儀，均可對更高峰值因數的波形進行測量，只是功率分析儀的測量原理不同時，儀器設置和測量精度有所不同。

　　PWM波的峰值因數較高時，調制比較小，脈沖寬度較窄，因此，有一種觀點認為，高峰值因數的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，如果我們關注的諧波頻率是固定的，那么，測量帶寬和采樣頻率與調制比無關。

　　峰值因數的影響體現為：

　　1、高峰值因數（低調制比）時，基波含量變大，高次諧波相對含量較小，受帶寬限制不能準確測量影響帶來的影響較小；低峰值因數（高調制比）時，基波含量變小，高次諧波相對含量變大，受帶寬限制不能準確測量影響帶來的影響較大。如果上述高次諧波不是關注對象，由此帶來的影響可以忽略。

　　2、信號基波頻率是FFT算法的重要輸入參數，基波頻率測量錯誤或不準確，將導致FFT運算結果的錯誤或不準確。峰值因數越高，波形畸變越大，準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具有自動轉換量程功能，自動轉換量程的依據是信號有效值，這樣，當被測信號的峰值因數高于儀器默認的峰值因數時，會導致量程轉換錯誤。例如：某功率分析儀具有1000V、600V、300V的量程，量程對應峰值因數為1.5。被測變頻器的額定電壓為690V。由于變頻器輸出為PWM波，正確的量程轉換方案下，不論變頻器輸出電壓為多少，都應該采用1000V的量程進行測量。采用有效值作為量程轉換依據的功率分析儀，當輸出電壓低于600V時，會出現量程轉換失誤，由于PWM波為方波，削波后波形不變，但是，幅值按比例下降，一般不易察覺。

　　AnyWay系列變頻功率分析儀采用無縫量程轉換方案，按照被測信號的瞬時值進行量程切換，可以適用任意峰值因數波形的測量。無需根據峰值因數大小選擇功率分析儀的量程，不會因為量程選擇不當導致波形被削波造成錯誤測量結果。