LED燈主打“節(jié)能、環(huán)保”，所以LED燈出廠前都會(huì)進(jìn)行功率因數(shù)測(cè)試。但LED驅(qū)動(dòng)電源輸入電流是非正弦波，因此需要進(jìn)行基波功率因數(shù)的測(cè)試，那么該如何正確進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)試？本文帶你一探究竟。

為什么LED行業(yè)要測(cè)試基波功率因數(shù)？

功率因數(shù)通用定義是有功功率與視在功率之比。功率因數(shù)低，說明電路無功功率大。功率因數(shù)越低，供電設(shè)備的負(fù)荷越重，電網(wǎng)越不穩(wěn)定。對(duì)于大功率的燈具來說，若功率因數(shù)低了，可能會(huì)造成:設(shè)備損耗大、電力設(shè)備超負(fù)荷、電網(wǎng)不穩(wěn)定、諧波污染等問題。

在大家印象中，“功率因數(shù)由電壓與電流之間的相位差決定，它的物理意義是指電壓和電流之間相角差的余弦值”。如下圖所示。

圖1 電流電壓相位角關(guān)系

注：θ=90°

以上關(guān)系只適用于“正弦波電路中”，而如果在非正弦波電路中，功率因數(shù)與總諧波失真及基波功率因數(shù)有關(guān)，如在LED燈電路中。

因?yàn)長(zhǎng)ED是一個(gè)半導(dǎo)體二極管，它需要直流供電，如果用市電供電的話，就一定會(huì)有一個(gè)整流器，通常是二極管整流橋。為了得到盡可能平滑的直流避免出現(xiàn)紋波閃爍，通常都需要加上一個(gè)大電解電容。而后面的LED可以近似為一個(gè)電阻，所以整個(gè)電路如圖2所示。

圖2 LED燈的等效電路

其各種電壓電流波形如下圖所示，其中VAC為輸入交流電壓，VC2為L(zhǎng)ED電路中整流二極管的充放電波形，IAC為輸入電流波形。因其電流波形不是正弦波。所以整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)非線性系統(tǒng)。

圖3 各種電壓電流波形

通常電氣設(shè)備的波形比較接近正弦波，諧波不多，大多數(shù)情況下基波電流I1≈總電流 Irms，輸入電流失真系數(shù)λ≈1，cosφ ≈ cosφ1，所以cosφ可以等同為功率因數(shù)。

而在非正弦供電電路中，功率因數(shù)沒有明確的物理意義，因此在LED行業(yè)這種非正弦供電電路中會(huì)關(guān)注的是基波功率因數(shù)cosφ1。

如何進(jìn)行基波功率因數(shù)測(cè)試呢？

推薦測(cè)試設(shè)備1——PA5000H功率分析儀

圖4 PA5000H

LED行業(yè)關(guān)注較多的則是電源的電壓、電流、功率、諧波及功率因數(shù)，如何準(zhǔn)確測(cè)量這些參數(shù)是首要解決的問題，PA5000H功率分析儀擁有0.05%功率測(cè)量精度，5MHz帶寬以及豐富的諧波測(cè)量功能可以廣泛應(yīng)用于LED電源的研發(fā)與測(cè)試。

1、豐富的電參數(shù)測(cè)量

如何提升功率因數(shù)一直是LED行業(yè)的難題，要提升功率因數(shù)就必須同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量電源的各種電參數(shù)，PA5000H功率分析儀不僅可以針對(duì)非正弦系統(tǒng)直接測(cè)量出基波功率因數(shù)（PF1），還能實(shí)時(shí)顯示電壓電流波形，豐富的電參數(shù)顯示項(xiàng)目可讓用戶分析電源的各種性能指標(biāo)，可幫助用戶提升功率因數(shù)設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

圖5 豐富的電參數(shù)顯示

2、雙PLL源倍頻技術(shù)

PA5000H功率分析儀通過引入雙PLL硬件電路，使采樣頻率和信號(hào)頻率同步，保證采樣數(shù)據(jù)正好是信號(hào)周期的整數(shù)倍，消除頻譜泄露，可以獲得準(zhǔn)備的諧波測(cè)量結(jié)果。

圖6 雙PLL源設(shè)置

3、500次諧波測(cè)量