如何正确理解功率因数？

入功率因数为0.8的负载时，但那时测得的也仍然是负载的功率因数。即，只要带负载测量，测得的就是负载的功率因数。这样一来，只有不带负载时才可测得UPS的"输出功率因数"，这时有功功率P的输出电流IP=0，视在功率S的输出电流IS=0，尽管二者的电压UP和US不为零，但根据式(1)

(2)

这个结果就是一个无理数。功率因数表测试根本就测不出任何值。也就是说所谓的"输出功率因数"没有任何操作性。

2.负载功率因数的确定因素

那么负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时，为什么给不出80kW呢？一般这种情况下的工频机UPS设计是根据额定的有功功率选择逆变器，而无功功率部分由逆变器后面的电容器C来承担，如图3所示。在图中的逆变器功率选择就是根据负载功率因数设定的。这里是以负载功率因数为0.8的100kVA UPS为例的数字。逆变器是根据80kW选择的功率管，电容器C的容量是根据输出的无功功率60kvar选定的(当然还需另外加上滤波时所需的容量)。因为在全匹配负载时电容C的输出无功功率QC和负载上的容性无功功率负载上的感性无功功率 QL绝对值相等而符号相反，完全互补(直接相减)，

即：QC-QL=0

而且C和L形成的回路电流并不流经逆变器，即无功电流不流经逆变器，UPS就是在这种设定条件下制造的。

 图3 一般工频机UPS与负载匹配情况下的主电路结构

所以在全匹配的条件下，负载功率因数为0.8的100kVA UPS能将80kW的有功功率和60kvar的无功功率全部输送给负载。即在UPS的负载功率因数与负载的输入功率因数完全匹配时，负载上得到的功率就是：

(3)

如果负载的输入功率因数与UPS的负载功率因数不相等，情形又会怎样呢？比如后面的负载是线性负载，即负载的输入功率因数=1，这种情况经常出现在UPS带假负载考机情况，如图4所示。在这里有一个很大的区别，负载中的电感部分没有了。这就造成了逆变器后面电容器C的无功功率再也不能向负载端提供的局面。由于60kvar的容抗XC是：

 (4)

从上式可以看出，逆变器输出首先并联了一个小于1W的电抗，如果让逆变器输出端建立起220V的电压，首先要向电容C提供一个电流IC，其值的大小为：

(5)

而原来逆变器可以提供的电流IINV为：

(6)

很显然，必须从逆变器输出电流中减去上述的容性电流，余下的才是负载应得的电流Ir，即：

(7)

那么此时负载上能够得到的功率Pr就只有：

Pr =241A´220V»53kW (8)

图4 一般工频机UPS与线性负载不匹配情况下的主电路结构

或者用功率计算式得出同样的结果：

(9)

因此负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时，只能给出53kW的功率，在以往的机器中不止一次地证明了这个结论。也就是说当负载的输入功率因数不等于UPS的负载功率因数时，UPS就必须降额使用。这是一般规律，当然对不同负载功率因数的UPS有着不同的降额值。

3. 对UPS功率因数的误解危害

正是由于有的用户将负载功率因数误认为是UPS的"输出功率因数"，不但将归属关系搞错了，而且还引出了一个根本不存在的概念。既然是"UPS的输出功率因数"，那么UPS的输出功率就必须服从这个功率因数值，也就是说"功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时也应给出80kW的输出功率"。如果这种误解仅仅是个别用户，最多导致用户和供应商方面的矛盾。但如果是制定标准者陷入这个误区，危害就是全国的UPS制造商。

比如原来都是进口的大功率UPS，在带线性实验负载时发现功率因数为0.8的100kVA UPS给不出80kW，于是就认为是厂家的产品不合格，在加之厂家也说不清楚原因，于是就只好加大逆变器的功率，也就是说在逆变器中必须也把60kvar的无功功率包含进去，即：

(10)

无形中将逆变器的造价增加了20%，但逆变器的驱动电路也比需相应地升级，那就不止20%了。全国所有的厂家都必须照此办理，这个影响面就大了!这样一来，80kW的输出功率是给出来了，可惜的是负载功率因数F就不是0.8了，因为陷入误区的制造商是不会将原来60kvar的无功功率作任何改变的，即仍然保留了60kvar的电容器，这样一来按着原来的对负载功率因数F的设计，就变成了：

(11)

当然，只要输出给够了80kW，至于此时的功率因数值也就无人顾及了。如果真地有人看到了这一点，是不是认为这台100kVA 的UPS只要给出68.4kW就达标了！

很显然，这样的改变是不应该的，一来是损害了制造商的利益，二来也不符合科学道理，只是因为误