关于峰值因峰五点关键问题

什么是峰值因素 

峰值因数通常用CF表示，是CREST FACTOR的缩写，CF是指周期波形的峰值与有效值之比。正弦波的峰值因数是。振幅对称方波或直流信号的波峰因数为1。其它更复杂的波形则具有较高的波峰因数，如表1所示。

表1 几种波形的波峰因数

常见波形的峰值因数有哪些 

1、正弦波峰值因数 

峰值为1的正弦波的有效值为，因此，正弦波的峰值因数为，PA6000对正弦波峰值因数测量结果如图1所示，不是标准正弦波，所以峰值因数约等于。

图1 正弦波峰值因数测量

2、三角波和锯齿波峰值因数 

有效值就是方均根值，由三角波和锯齿波的波形可直观的看出，相同峰值的三角波的有效值与锯齿波相同。根据有效值定义，不难算出，峰值为1的锯齿波的有效值为，因此，三角波和锯齿波的峰值因数为，PA6000对三角波峰值因数测量结果如图2所示，不是标准三角波，所以峰值因数约等于。

图2 PA6000三角波峰值因数测量

3、方波峰值因数 

对于正负峰值相等的方波，任何时候的值为固定值，且数值上等于峰值，因此，其峰值因数等于1。由于峰值大于等于有效值，因此，方波的峰值因数zui大，换言之，所有波形的峰值因数都大于等于1，PA6000对方波峰值因数测量结果如图3所示，不是标准方波，所以峰值因数约等于1。

图3 PA6000方波峰值因数测量

变频电源的峰值因数如何计算 

按照变频电源的定义，其峰值因数通常不等于正弦波的峰值因数，以变频器输出的PWM波为例，其峰值取决于直流侧的直流电压，有效值由调制比决定，调制比越低，有效值越低，峰值因数越大。对于相同有效值的变频电量，峰值因数越高，测量所选用的量程越大，测量的精度越低。如图4所示，PA6000功率分析仪测试截图，变频器输出电压峰值因数3.5，电流峰值因数2.2.。

图4 PA6000变频器测量

峰值因数对电源有哪些影响 

非线性负载接受正弦波电压时，其电流波形会产生畸变，畸变的电流波形的峰值因数可能大于，若负载的峰值因数大于,前端供电设备必须提供负载所需要的峰值电流，否则供电设备的输出电压波形会产生失真。

负载峰值因数因前端供电设备的不同而有差异，甚至当负载从一个输入插口移到另一个插口时，峰值因数也会有所变化。峰值因数是负载与电源相互作用的结果。负载的峰值因数数值取决于电网的电压波形，在电源设备输出电压波形为纯正弦波的前提下，没有输入功率因数矫正设计的负载的峰值因数一般为2到3，在电源设备输出电压波形为阶梯波的前提下，此种负载设备的峰值因数一般为1.4至1.9。计算机类负载的输入电流的CF可能达到2.4~2.6。因此，UPS设计时常需能提供CF值为3或者更大懂得的额定电流，以满足计算机类负载的应用。

峰值因数从另外一个角度反应了电源的特性和用电设备的特性，一个用电设备的电流峰值因数越大，说明其供电需要的冲击电流越大，改设备对电网的危害越打。同样一个电源能够输出的电流峰值因数越大，说明其耐冲击的能力越强，该电源的性能越好。

峰值因数很大会带来大量的谐波电流和谐波电压成分，对整个供电系统造成危害。

峰值因数对测量仪器有哪些要求 

目前市场上的很多高精度功率分析仪标称zui大可测量峰值因数为6，另一些高精度功率分析仪则标称zui大可测量峰值因数为10，致远电子的PA6000高精度功率分析仪zui高可以测量的峰值因数为300。

图5 PA6000测量低占空比方波

对于市电、逆变器等测试，其峰值因数一般不会很大，只有变频器的PWM等测量峰值因数很大，所以变频器测试对峰值因数要求较高。理论上，PWM波的峰值因数可达无穷大。因为PWM波在输出不同电压值时，其峰值始终保持不变，因此，输出电压有效值越低，峰值因数越高。以额定电压690V的变频器为例，输出电压690V时，峰值因数接近正弦波峰值因数1.414，而输出电压为69V时，峰值因数接近14.14，输出电压为6.9V时，峰值因数接近141.4，对于峰值因数很大的信号，必须选择大量程，仪器设置和测量精度有所不同。

PWM波的峰值因数较高时，调制比较小，脉冲宽度较窄，因此，有一种观点认为，高峰值因数的PWM波，要求更高的带宽和采用频率。

实际上，这仅仅是局限于直观、简单的时域理解，对于PWM波而言，载波频率确定了，其谐波分布和谐波频率就基本确定，如果我们关注的谐波频率是固定的，那么，测量带宽和采样频率与调制比无关。

峰值因数的影响体现为：

1、高峰值因数时，基波含量变大，高次谐波相对含量较小，受带宽限制带来的影响较小；低峰值因数时，基波含量变小，高次谐波相对含量变大，受带宽限制带来的影响较大。如果上述高次谐波不是关注对象，由此带来的影响可以忽略。

2、信号基波频率是FFT算法的重要输入参数，基波频率测量错误或不准确，将导致FFT运算结果的错误或不准确。峰值因数越高，波形畸变越大，准确测量基波频率的难度越大。

3、相同的有效值的PWM电压，峰值因数越高，峰值越大，需要采用更大的量程测量，测量精度下降。

目前大部分功率分析仪器具有自动转换量程功能，但是其自动转换量程的依据是信号有效值，这样，当被测信号的峰值因数高于仪器默认的峰值因数时，会导致量程转换错误。PA6000量程切换时依据峰值和有效值判断，当电压、电流的测量值超过额定量程的110%或者峰值超过额定量程的330%则量程升档，当电压电流的测量值低于额定量程的30%并且峰值低于下档量程的300%时，量程降档。