談UPS“輸出功率因數(shù)”之誤稱

一、“輸出功率因數(shù)”稱呼的來源1.聯(lián)想對UPS而言，在其說明書上有兩個功率因數(shù)值，一個是在“輸入”欄目中，一個在“輸出”欄目中。對應“輸入”欄目的稱作輸入功率因數(shù)，比如6脈沖輸入的UPS的輸入功率因數(shù)是0.8，12脈沖輸入的UPS的輸入功率因數(shù)是0.9等。那么UPS的另外一個對應“輸出”欄目的功率因數(shù)有的人就當然稱為“輸出功率因數(shù)”。2.復制有些人并沒有想這些問題，人云亦云，按照人家的叫法叫就是了。這樣一來，“輸出功率因數(shù)”這個詞就叫開了。不但用戶這么稱呼、廠家這么稱呼，甚至連參加制定標準的起草者也這么稱呼。于是這個稱呼又進一步成為官稱。實際上我國在二十年以前電子部標準化所關于電源中的詞匯就出過一本中英文對照的標準小冊子。在電源輸出端所標注的功率因數(shù)定義為“負載功率因數(shù)”，英文對照詞是“Load

Power

Factor”，這個詞是從國際標準上接受過來的。就目前國際上也沒有“輸出功率因數(shù)”（Output

PowerFactor）這個詞?？磥怼拜敵龉β室驍?shù)”一詞純屬國產(chǎn)。二、“輸出功率因數(shù)”稱呼的誤區(qū)功率因數(shù)從來就是表示負載性質程度的一個詞。一般用F或PF表示，其數(shù)值是從0到1。比如功率因數(shù)是1，就表示這個負載是純線性的；如果功率因數(shù)是0，就表示這個負載是純非線性的；如果功率因數(shù)是0?F?1，就表示這個負載是非線性的，負載內既有線性成分又有非線性成分。功率因數(shù)既然表示的是負載性質，那嘛就是輸入端的數(shù)值。因為從輸入端看進去負載的性質是唯一的，決不會出來兩個值。UPS的性質也是唯一的，表征它性質的那就是輸入功率因數(shù)。比如對高頻機型UPS9395來說，它的輸入功率因數(shù)是0.99，它的負載功率因數(shù)是0.9，不能說9395的功率因數(shù)既是0.99又是0.9。對人來說也是一樣，男孩就是男孩，女孩就是女孩。不能說又是男孩又是老頭。比如UPS的輸入功率因數(shù)是0.99，顧名思義，這個功率因數(shù)是屬于UPS，從理論上說在任何情況下在輸入端測量都是0.99，這就是它的唯一性。那么說UPS的“輸出功率因數(shù)”是0.9，顧名思義，這個值當然也是屬于UPS的，也應該在任何情況下在輸出端測量都是0.9。然而，又有誰能做得到呢。后面接上電阻負載時功率因數(shù)就是1，接上單相整流濾波負載時功率因數(shù)就是0.7，只有接上輸入功率因數(shù)為0.9的負載時才會出現(xiàn)0.9的讀數(shù)。這是為什么呢？原因很簡單，原來測得的都是負載的功率因數(shù)。難道輸出功率因數(shù)就真地側不出來嗎？如果非要測，可以測得出來，那必須空載測。因為一帶載，測出的就是負載的功率因數(shù)。功率因數(shù)的公式為：這是一個毫無疑義的數(shù)據(jù)，這更從側面證明了所謂“輸出功率因數(shù)”不存在的事實。那么UPS逆變器后面的這個功率因數(shù)又是做什么的呢？為什么會出現(xiàn)這樣一個數(shù)值呢？這不得不從社會發(fā)展說起，在早些年的裁縫都是為顧客量體裁衣，一件一件地做。以為那時花錢讓人做衣服的人少，但到了現(xiàn)代，人口增多，需求量大增，個人裁縫已不適應社會的發(fā)展需要，所以做衣服也必須走工業(yè)化和批量化的道路。這就提出一個問題：需要的人群有男有女有胖有瘦，按照什么尺寸做呢？于是就根據(jù)一般人群的衣服尺寸分成男裝和女裝，每一類又分成幾個號碼。對UPS而言這個男女就是功率因數(shù)，性質定下來了。尺寸號碼就是規(guī)格。因為眾多的電子產(chǎn)品性質是不同的，一臺UPS不能滿足所有產(chǎn)品性質和規(guī)格的要求，于是就根據(jù)一般電子產(chǎn)品的性質（輸入功率因數(shù)）規(guī)定一些生產(chǎn)的產(chǎn)品類型與規(guī)格。換言之，UPS的這個功率因數(shù)是根據(jù)一般負載的普遍性質而定的一個大概的范圍，這個功率因數(shù)是不是和實際負載的輸入功率因數(shù)一樣（匹配），誰也說不定。但以匹配為最佳，只有UPS的負載功率因數(shù)與實際負載的輸入功率因數(shù)匹配時才能發(fā)揮它最好的性能。比如負載功率因數(shù)為0.8的10kVA容量的UPS只有帶輸入功率因數(shù)為0.8的負載時，才能給出8kW的有功功率和6kvar的無功功率。如圖1所示，就是負載與“源”的關系。電源是市電的負載，IT又是電源的負載。三、“輸出功率因數(shù)”誤稱的危害有的人就不理解，不就是個名詞嘛，能有什么危害！其實不然，問題并不如此簡單，并已經(jīng)產(chǎn)生了不良后果，危害了別人的利益。原因是，如果按照正確的叫法：負載功率因數(shù)，人們決不會想到電源上去，很自然地會想到負載的需要。換言之，既然是負載功率因數(shù)，UPS的輸出功率自然是按照負載的需要當然這是一個理論值，因為實際中逆變器IGBT管的標稱值和計算值是不一樣的，比如計算出來的IGBT電流是851A，但IGBT沒有這一檔規(guī)格，相鄰的規(guī)格是800A和1000A，那只有選標準規(guī)格，電容器也同樣選標準規(guī)格，而標準規(guī)格還有誤差，所以實際輸出就有差異。總的方向是這樣。這就帶來了一個問題，比如產(chǎn)品認證檢測人員就認準了“輸出功率因數(shù)”這個概念，在上述情況下，如果廠家的產(chǎn)品給不出320kW就不給認證，加之廠家對此概念也不清楚，就只好乖乖地照辦。這時逆變器的容量就只好加大至400kW。增加了80kW，增加了成本。但這樣一來，如果電容器C不改變，負載功率因數(shù)就不是0.8了。是多少呢？根據(jù)公式（1），可計算出：所以這是按倒葫蘆起了瓢，越搞越亂！再如何調整！一般就到此為止，只要輸出有功功率達到要求，其他一概不管了。于是“輸出功率因數(shù)”這個指標也就不了了之。本來這個值就測不出來嘛。四、功率因數(shù)不是百分數(shù)這又是一個基本概念問題。有的人將功率因數(shù)0.8說成是80%，這就不對了，這就是不清楚視在功率、有功功率和無功功率三者之間的關系，這個關系在式（8）的分母中一表示的很清楚，三者是直角三角形勾股弦的關