功率因数测试误区

最近有客户反映,使用淘宝上购买的功率计和PA310数字功率计测试LED灯时,发现其中一款LED灯的功率因数测试结果相差很大,PA310数字功率计测试结果约为0.4,淘宝上购买的功率计测试结果约为0.9,这让客户非常疑惑,不知哪个才是准确的。为了找到原因,做出准确的判断,致远电子技术工程师使用更高带宽/更高采样率的示波器、以及更高精度的专业功率分析仪对客户的LED灯进行了测试。

示波器测试

功率分析仪测试
使用功率分析仪型号PA5000,带宽5MHz,采样率2MHz。

关闭滤波器条件下进行测试
功率分析仪在不开启滤波器条件下,LED灯的输入电流波形噪声很大,含有极其丰富的高频成分,如下图所示。

如下图所示,此时测得LED电流值为88mA,功率因数约为0.39。

在功率分析仪的FFT分析中,同样发现电流含有丰富的高频成分,频率主要集中在120kHz处。

在开启滤波器条件下进行测试

开启滤波器后,LED的输入电流波形变得比较干净,电流值为39mA,功率因数为0.92。由于高频成分被滤除,电流值减小了很多,虽然得到了“心中认可的高功率因数”,但这不能真实地反映实际波形,因为真实存在的高频成分已被滤除。

通过示波器、功率分析仪的测试结果,可以断定该LED灯的滤波电路设计存在问题,其输入电流中存在120kHz的高频谐波降低了该LED灯的功率因数,从而可以判定PA310数字功率计测得功率因数为0.4(如下图所示)的结果是正确的,而淘宝上购买的功率计测得0.9的结果是错误的。

为什么淘宝上购买的功率计测得的功率因数会出现0.9的虚高错误结果呢?

这是因为仪器本身带宽跟采样率不足引起的。PA310数字功率计带宽为300kHz,采样率为500kS/s,完全涵盖了上述LED的120kHz高次谐波,所以可以得到真实准确的测试结果。而淘宝上的功率计是针对纯正弦波的测试场合设计,其带宽一般只有5kHz,而采样率也无法查证,由于无法捕获120kHz的高次谐波,所以得到了虚高错误的测试结果。