（测试计量技术及仪器专业论文）用于tec的精密驱动电源研制.pdf

用于t e c 的精密驱动电源研制 摘要 本文根据t e c 负载对精密驱动电源的要求，本着绿色、节能、环保的设计 原则，以s t c 单片机为核心，设计了一台输出电压为o 6 0 v ，纹波小于5 m v 的精密稳定驱动电源。系统在吸取开关电源和线性电源优点的基础上设计了两 级稳压方案相结合的复合式稳压电源，第一级稳压采用p f c + p w m 方式实现 高效绿色节能，第二级稳压通过采用d a c 与调整管相结合实现精密调压、稳 压，减小了系统的体积，提高了整台电源的转换效率。 系统的功率电路部分采用了e m i 滤波技术，滤除了来自电网的高频噪声干 扰：a p f c 部分通过采用与n c p l 2 3 0 组合具有自动鉴别功率智能开关p f c 的功 能，不仅改善了电源的功率因数，而且降低了电源本身对周围电磁环境的干扰； 采用复合式稳压技术降低了系统的损耗；最后在电源输出部分采用三级有源滤 波技术，进一步滤除输出电压的纹波。在单片机控制部分，采用s t c l 2 系列单 片机，该单片机内集成了大量外围接口电路，是真正的片上系统，不仅减小了 系统的体积，同时大大增强了系统抗干扰能力。 本设计实现了电源系统的精密驱动、智能化和可程控的功能，为高精度测 量仪器提供了动力保障。系统的节能与环保功能，满足了绿色电源的设计要求。 关键词：t e c 制冷片；驱动电源；p w m + p f c 控制；e m i ；s t c 单片机 r e s e a r c ho np r e c i s ed r i v i n gp o w e r s u p p l yf o rt e c a b s t r a c t ah i g hp r e c i s i o nd r i v i n gp o w e rs u p p l yh a sb e e n d e s i g n e dw i t hi t so u t p u t v o l t a g ed c0 6 0 va n di t so u t p u tc u r r e n td c0 3a t h ep o w e rs u p p l y so u t p u t r i p p l eb e l o w5 m vc a nr e a c ht h en e e do fi t sl o a d t h ep o w e rs y s t e mn o to n l vh a s a b s o r b e dm e r i t so fs w i t c h i n g - m o d ep o w e ra n dl i n e a r p o w e rb u ta l s od e v i s e da n i n t e g r a t e dv o l t a g es t a b i l i z e r t h i sk i n do fp o w e rs y s t e mh a v et w os e c t i o n ，t h ef i r s t s e c t i o ni sm a d eu pp fca n dp w m t h es e c o n dp a r tc o m b i n e sm c u w i t hd a ca n d t h er e g u l a t i n gt r a n s i s t o rt oa c c u r a t e l yr e g u l a t ev o l t a g ea n ds t a b i l i z ev o l t a g e b vt h i s w a yt h es y s t e mb o t hd e c r e a s e si t ss i z ea n de n h a n c e ss y s t e m se f f i c i e n c v t h et e c h n o l o g yo fe m ii s a p p l i e di nt h ep o w e rc i r c u i tt oe l i m i a t et h eh i g h i r e q u e n c yp a r a s i t i cp a r a m e t e r sc o m i n gf r o mo u t e rs u p p l yn e t w o r ka n dp w e rs y s t e m i t s e l f t h et e c h n o l o g yo fa p f cw i t hn c p l 2 3 0a n dm c 3 3 2 6 2i sa l s oa d a p t e di nt h e f i r s ts e c t i o ni no r d e rt oi d e n t i f yt h eo u t p u tp o w e r a u t o m a t i c a l l y ，o n o f fp f cf u n t i o n i n t e l l e c t u a l l y ，a n dt oi n c r e a s et h ep w e rf a c t o ro fs y s t e m t h e r ei sat h r e e c l a s sa c t i v e f i l t e rt e c h n i q u ea d o p t e di nt h eo u t o u tc i r c u i to fs y s t e mt oe l i m i n a t et h er i p p l e t h e p o w e rs y s t e mc a nr e a l i z eo u t p u tl o wr i p p l e ，h i g hs t a b i l i yv o l t a g ea n da c h i e v e e n e r g yc o n s e r v a t i o n ，e n v i r o n m e n t a ip r o t e c t i o nm e e t i n gt h ep r i n c i p l eo fg r e e n p o w e r t h es e r i e so fs t c 12m c u b a s i n go n8 0 5 1i sa p p l e di nt h ec o n t r l l i n gp a r to f p o w e rs y s y t e m t h i sk i n dm c uh a sm a n yo u t e ri n t e r f a c ec i r c u i ti n t e g a t e di nt h e c h i p t h em c u i sr e a lc h i po n s y s t e m i tn o to n l yd e c r e a s e st h es y s t e m s i z eb u ta l s o e n h a n c e st h ea b i l i t ya n t i - i n t e r f e r e n c eo fp o w e rs u p p l ys y s t e mg r e a t l y t h ed e s i g nc a nm a k et h ep o w e rs y s t e mm e e tt h en e e do f h i g hp r e c i s i o nd r i v i n g p o w e r , i n t e l l i g e n ta n dp r o g r a m m a b l ev o l t a g e a tt h em e a n w h i l ei ti st h ep o w e r s e c u r i t yo fh i g hp r e c i s i o ni n s t u m e n tf o rh i g hp r e c i s i o nt e m p e r a t u r em e a s u r i n g k e y w o r d s ：r e f r i g e r a t i o ns l i c eo ft e c ；h i g hp r e c i s i o nd r i v i n gp o w e r ；c o n t r o l l e ro f p f c + p w m ；e m i ；s t cm c u 图1 1 图1 2 图1 - 3 图1 4 图1 - 5 图1 6 图1 - 7 图卜8 图2 1 图2 。2 图2 3 图3 1 图3 - 2 图3 - 3 图3 - 4 图3 - 5 图3 - 6 图3 7 图3 8 图4 1 图4 2 图4 3 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 - 6 图5 7 插图清单 2 0 0 3 2 0 0 8 年中国电源市场销售额增长情况_ 3 电源市场的份额细化图。3 朝阳公司电源产品4 p s t 一2 0 1 0 可编程电源5 p s m 一2 0 1 0 电源的系统功能功能图6 安捷伦的n 6 7 0 0 b 电源6 线性稳压电源工作原理框图一8 开关型稳压电源结构8 电容前置1 3 n 形滤波器1 3 本电源设计的滤波器1 4 电容输入型电路1 6 含有谐波的电压与电流波形图1 6 无源功率因数校正技术1 7 有源功率因数校正技术简单原理图1 8 功率因数校正b o o s t 主电路结构图1 9 临界导电模式a p f c 硬件电路一2 0 m c 3 3 2 6 2 管脚1 的特性曲线2 4 m c 3 3 2 6 2 管脚3 的电压输入与输出特性一2 5 正激式开关电源简单原理图2 7 n c p l2 3 0 与m c 3 3 2 6 2 的典型应用2 8 n c p l 2 3 0 构成的正激式第一级稳压2 9 f b 管脚内部结构图2 9 晶体三极管并联稳压电路：3 4 复合调整管的串联稳压电路3 5 基于d a c 的线性稳压3 6 单片机控制系统硬件框图3 7 s t c l 2 c 5 6 3 0 的外围硬件电路3 8 u s b 的硬件组成电路3 8 m a x 5 4 1 的外围元件连接图3 9 a d 7 7 0 5 与s t c 单片机的接口电路3 9 z l g 7 2 8 9 b 的外围电路3 9 l c m 显示芯片的外围硬件电路4 0 图5 8 图6 1 图6 2 图6 3 图6 - 4 图6 5 图6 6 图6 7 图6 8 图6 9 图6 - 1o 图6 “ 图6 1 2 图6 1 3 图6 1 4 图6 15 图6 1 6 图6 1 7 图6 18 图6 1 9 图6 2 0 电源程控系统的软件流程图4 1 第二级稳压仿真电路4 2 2 0 v 的输出电压仿真4 3 基准da 的信号源波形4 3 三个档的输出电压波形j 4 3 粗调5 v ，3 0 m v 步进，5 级步进4 4 粗调电压5 v 、步进电压3 0 m v ，步进5 级仿真结果4 4 粗调i o v ，3 0 m v 步进，步进5 级4 4 粗调1o v ，3 0 m v 步进，步进5 级的仿真结果4 5 粗调15 v 的信号源4 5 1 5 v ，3 0 m v 步进，步进5 级的仿真4 5 6 0 v 仿真电路图4 6 信号源示意图4 7 6 0 v 的调压仿真4 7 4 0 v 仿真激励源4 7 4 0 v 仿真结果4 8 2 0 v 的仿真激励源4 8 2 0 v 的仿真结果4 8 电路板与仪器设备5 0 2 0 2 v 的输出电压5 0 4 0 3 v 的输出电压5 0 表2 - 1 表3 1 表6 1 表6 2 表6 - 3 表格清单 x 电容和y 电容选择对照表1 4 m c 3 3 2 6 2 电路设计元器件参考表2 2 0 1 5 v 范围内的电压测试点数值的分析4 6 步进3 0 m v 、5 级调压对应的纹波4 9 电压测试点的数据处理5 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 盒壁王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权金筵王些太堂可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 签字日期：年月 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 戮 拗叩卅 辄 飙 蛾 字 话 编 斟 窭 电 邮 致谢 本课题及学位论文是在我的导师张辉教授的亲切关怀和指导下完成的。在 我进行课题研究及学位论文撰写的工作中张老师为我制定了研究方向和工作进 度任务书，这对一个研究生的科研思维的形成与发展起到了无法估量的作用。 在白天繁忙的行政工作过后晚上还要潜心从事课题研究，张老师就是这样以他 自己的实际行动来影响和改变我的生活习惯、工作方式、科研精神。在我读研 短短的三年时间内，张老师那严谨的治学态度、丰富的实践经验、精益求精的 工作作风无时无刻不感染着我和鼓励着我，所有这些都会使我受益终身。在此 谨向张老师致以诚挚的敬意和感谢，并祝张老师和家人身体健康、工作顺利、 心想事成、阖家幸福。 感谢师姐苏艳菊和师妹宋曼在课题研究中给予的无私帮助与支持，感谢在 这三年期间和我朝夕相处的同门陈凡、高峰、张梦，从你们身上我学到好多可 贵的东西，也让我渡过了这段难忘的愉悦时光。感谢郑大腾博士、陈自然博士， 你们让我开拓了视野，感谢你们给我沉淀那么多的科学知识和那么深厚的文化 底蕴。 同时要感谢朋友和同班同学给予我的帮助，你们让我的研究生阶段的学习 和生活充满乐趣，受益颇多，在此向你们表示由衷的感谢。 最后需要特别感谢的是我的爱人，你给我一个坚强的支撑，给了我一个温 馨安定的大后方。正是你默默无私的奉献成就了我今天的学业，正是你那看似 简简单单的三言两语却把我生活中的烦恼和学习中的困难顷刻间化解，所有这 些又岂能是一个“谢 字所能表达。 谨以此文献给在我生命中的每一天关心过我、帮助过我的老师、同学、朋 友和亲人们。 作者：杨光佐 2 0 10 年4 月 第一章绪论 1 1课题来源及研究意义 1 1 1 课题来源 本课题来源于国际重大合作项目“纳米三维测量机关键系统的研究，。 1 1 2 技术指标 根据系统要求，其技术指标如下： 输入电压： 2 2 0 v 1 5 a c 输出电压：0 6 0 vd c 输出纹波电压： 5 m v 1 1 3 课题研究意义 本课题所研制的精密驱动电源主要是给纳米测量用恒温箱中的半导体冷片 供电。恒温箱的控温精度对半导体制冷片( t e c ) 的性能和驱动电源的精度要求 都非常高。因为半导体制冷片( t e ) 是利用帕尔贴效应来制冷，所以驱动电源直 流纹波必须小于5 m v 才能达到恒温箱的控温精度【卜3 1 。 半导体制冷片的工作原理是：将n 型半导体和p 型半导体联结成电偶对， 当p n 结电偶对中流过电流时，就产生能量转移，电流由n 型材料流向p 型材 料时结电偶就吸收热量即为冷端，反之即为热端，这就是所谓的帕尔贴效应。 帕尔贴热q 与电流强度的关系为： q = ( 口。一口。) r 其中口，为p 型半导体的温差电动势率，口。是n 半导体的温差电动势率，r 是p 、n 两半导体接头处的绝对温度。对于t e c 产品口。、口。和丁都已固定， 所以只能通过提高驱动电源的电流的控制精度电流才能对温度场的温度进行连 续、精密的控制【4 1 。 随着科技的发展和加工工艺的改进，一些测试仪表的精度能达到纳米等级， 这对测量的温度环境的要求也苛刻。能达到纳米级测量的仪器都是高精密等级 的，它们对温度有的要求较高。同时绝大多数的被测材料都会因为温度的漂移 而产生变形，这种变形在纳米级测量中就会影响到测量的精度。如果将这个恒 温室小型化为一个恒温箱，并采用没有机械振动的半导体制冷片作为制冷元件， 这样不仅能减少温度的测量误差也可以消除振动的干扰，同时可以降低高精度 测量环境的建设成本。因此研究小型的超高精密的恒温箱的精密驱动电源具有 非常大的意义【5 7 1 。 1 2 电源在国民经济中的作用 1 2 1 电源在经济社会发展中作用 在现代科学的发展过程中，电源在科学技术发展与社会生产占有举足轻重 的地位。在电子产品日新月异地发展和广泛普及的今天，电源对于电子产品来 说相当人的心脏其作用。其具体表现在以下几点： 1 ) 不论多么先进仪器、设备及装置如果没有电源几乎都不能充分地发挥它 的效能甚至不能工作。但是对于不同的电子设备其对于电源的要求是不同的， 没有十分优良的性能就很难保证仪器，设备及装置的正常工作，如航天、计量、 通信等等。 2 ) 电源要先于仪器、设备及装置制造出来，如高能物理，原子能的研究的 特殊性就要求电源要求先于设备的制造。否则无法进行试验。 3 ) 随着i t 产业、c i 产业、p c 机广泛应用而得到突飞猛进的发展。电源 产业是各类高科技产业发展的基础工业，所有的高精尖科技设备都需要电源系 统技术的配套和支持。 既然电源产品在大到科技发展、经济社会的进步，小到人们的日常生活具 有如此举足轻重的地位。那么电源需要具备以下的条件才能满足经济社会发展 和人民日新月异的物质生活需求【弘1 们。 1 2 2电源要满足各种电子设备需要具备的条件 1 ) 要求体积小，重量轻 2 ) 要求电源输出不问断 3 ) 要求高效率、节能、绿色环保 4 ) 要求性价比高 5 ) 要求电源能满足特种工作环境 6 ) 要求高精度、可程控、动态反应速度 以上条件只是说明电源要满足的基本要求，但是稳定是最必要条件。对于 有的电子设备如精密仪器或激光驱动电源对电源稳定度要求极高。既然电源应 用领域如此广泛，电源的标准条件要求又是分门别类，那么电源产业在市场经 济也必定占有很大的份额【l 。 1 2 3国内电源产业的市场经济状况 2 0 0 8 年虽然受金融危机影响但是国内电源市场销售额1 6 5 6 7 亿元，克服 种种不利因素仍然能增长6 2 ，这也更能充分说明电源产业与人们的日常生活 联系之紧密。自2 0 0 3 年以来，随着各行业信息化不断升级，国内的电源市场一 直处于稳定高速发展态势。图1 - 1 为2 0 0 3 - - 2 0 0 8 年中国电源市场销售额增长情 况。 2 且且 围卜1 2 0 0 3 2 0 0 8 年中国电源市场销售额增长情况 图1 - 2 所示为电源市场的细化组成：通用开关电源、通信电源、u p s 、p c 电源和一些特种高精度电源。随着微细加工技术和高精度传感器技术的广泛应 用，就会对精密驱动电源的质量提出更高要求，同时高精度电源在市场中的份 额也逐步扩大，这对国内的电源生产企业、科研机构提出更太的机遇和挑战 1 2 - 1 3 1 。 图1 2电源市场的份额细化图 1 3 国内外电源发展状况 i3l国内电源的研究与企业发展现状 在我国，以电力电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪6 0 年代中期开 始形成，到了9 0 年电源产业进入快速发展时期。一方面电源产业的规模的发 展在加快；另一方面，在国家自然基金的资助下或刨新意识指导下，我国电力 电子技术的研究从引进、跟踪国外先进技术到购买知识产权进行吸收消化。最 后在国家自主创新产业方针的指引下，许多电源企业生产出一些技术水平高、 具有国际先进水平的电源产品。 尽管如此我国电源产业在质量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、 先进检测设各、智能化、网络化、持续创新能力等方面与发达国家相比仍然存 在着很大的差距和不足。国内成都电子科技大学和广州华南理工大学在直流稳 压电源的智能化、网络化方面研究很深入，他们主要是采用单片机和可编程系 统来控制开关直流稳_ i 三电源或数字化电压单元达到精密控制的目的，但和国外 的比较起来效果不是理想，还有很太差距。 国内生产电源的厂商比较多其中比较著名的有朝阳电源和台湾的固伟电 源，他们的性能有的已经接近或达到国际标准，下面简单地介绍这些公司的相 关电源产品。 i32 朝阳电源有限公司的电源产品 4 n i c - c k 2 - 1 0 0 0 0 w 型号( 图1 - 3 ) 电源的特点如下： 1 ) 界面设有独特的软关机功能，按关闭按钮，电源输出为零，再按打开按 钮，输出即恢复原来设定值。 2 ) 具有强大的电忆、存储功能，掉电时，数据不会丢失。 3 ) 还有查询、打印功能。方便试验和档案管理。 4 ) 手动与计算机控制互用，即使计算机出现故障时电源仍能够正常工作。 5 ) r s 2 3 2 接口的设计，方便与计算机进行通信，通过计算机对程控电源进 行各种操作，可以近远程电源控制。 6 ) 特制高亮度长寿命数码显示、p v c 面膜款式多样、故障告警等。 7 ) 低纹波、进口高集成芯片为核心、设计裕量宽、1 0 0 漂移检测、满足 世界各国标准a c 输入要求。 圈l 一3 朝阳公司电源产品 主要技术参数： 1 1 输出直流电压范围0 3 0 0 v ； 2 ) 输出电流范围0 3 0 a 3 ) 纹波电压0 1 m v ； 4 1 功率2 1 0 0 0 0 w ； 5 ) 电压调整率o5 ； l33台湾固伟电源公司的产品 p s t _ 3 2 0 2 可编程电源( 如圈1 4 ) 的特点如下 1 ) 全数字化可编程式介面，高清晰度1 0 mv ，l m a ； 2 ) 1 9 2 1 2 8 l c d 显示幕，可同时显示多组设定及量测结果( 可变更显示模 式) ； 3 ) 视窗化直觉式智能型操作界面，方便使用者操作； 4 ) 支援多组的立即按键； 5 ) 具自动串并联功能：高稳定度、低漂移； 6 ) 过电压、过电流、过温度保护： 7 ) 智能型风扇控制( 随着输出功率变换) ； 8 ) 内建b u z z e r 作为警告提示； 9 ) 1 0 0 组设定存储、a u t or u n n i n g ； 1 0 ) 标准界面一一r s 2 3 2 。 主要技术参数： 1 ) 输出直流电压范围0 6 0 v ； 2 ) 输出电流范围0 - - 33 a 3 1 纹波电压1 m v 3 m v p p ： 4 1 纹波电流2 m a r m s 5 】电压调整率05 ： 翻卜4p s t 一2 0 1 0 可编程电源 圈1 5 所示为p s m 2 0 1 0 电源的系统功能功能图，整个电源系统分两大部 分。数字控制电路主要由m p u 、v d f 显示、控制卡接口、g p l d ( i e e e 一4 8 8 ) 和 r s 一2 3 2 组成，这部分控制电路与地相连。电源的输出功率部分由d a c 、a d c 、 模拟开关电路、参考电压电路、驱动电路、控制电路和相位比较控制电路等组 成，这部分是通过光电隔离器与数字控制部分相联系、与接地相隔离a 圈1 5p s m 一2 0 1 0 电源的系统功能功能国 134 美国安捷伦电源 国外电源的生产厂商主要有：美国爱克赛电源国际公司，美国威锐电源有 限公司，美国p c m 电源公司，美国耐特电源实业有限公司，美国福禄克公司， g e 公司，1 r f 公司，美国泰克公司美国吉利时公司和美国a m r e l 公司等。 现以美国安捷伦的n 6 7 0 0 b 系列技术特点为例。 n 6 7 0 0 b 系列小型模块化电源系统5 0 3 0 0 w 拥有g p i b 、l a n 、u s b 等接 口，并且符合l x ic 类标准。它体积小巧仅需1 u 的机架空间却可提供多 达4 路输出；拥有2 0 种直流电源模块以及基本型、高性能型和精密型等多种型 号，以及快速输出编程和有源向下编程能力。a g i l e n t n 6 7 5 1 a5 0 w 高性能自动 量程直流电源模块具有低噪声、高精度以及比其他可编程电源快1 0 到5 0 倍的 编程速度等特性。 图1 6 安捷伦的n 6 7 0 0 b 电源 1 ) 纹波电压：4 m v 2 1 电压，电流：o 5 0 v 0 i a 3 ) 满载时的上升时间0 1 5 v 08 m s ，0 6 0 v 42 m s 4 ) 空载时的下降时间1 5 v 一0 1 06 m s ，6 0 v 0 22 m s 5 ) 共模噪音：7 5 0 , u a ( r m s = 5 0 0 _ a ) ，3 m a ( p e a k t o - p e a k 5 k v 。选择标准见表2 1 【3 。 表2 - 1x 电容和y 电容选择对照表 安规电容等级 中允许的峰值脉冲电压 电压等级( 依据i e c 6 6 4 标准) x l 2 。5 k v 三，4 o k v。 x 2 2 5 k vi i x 3 s 1 2 k v i 绝缘类型额定电压范围 y 1 双重绝缘或加强绝缘2 5 0 v y 2 基本绝缘或附加绝缘15 0 v 5 k v y 3 耐高压n a y 4 2 5 k v 滤波器构成元件三、c 值的确定要满足电路对要求，可按下式近似计算： 三：士 ( 2 1 ) 2 a 枣五 、 1 4 仁疣( 2 - 2 ) 2 衙，z 。 其中以是指扼流圈截止频率，通常电源噪声扼流圈截止频率取正= 2 0 3 0 k h z ( 当开关电源频率产1 0 0 k h z 时) ；z 为噪声扼流圈阻抗、滤波器输入阻抗。 所以，综合各方面因素并且带入相关经验数字可以计算得出： c x l = 0 4 7 9 f c x 2 = 0 0 1g f c y ! = c 2 = 0 1 肛f l = 3 3 m h 第三章 m c 3 3 2 6 2 构成的临界导电模式a p f c 电路 3 1谐波的产生及危害性 如图3 - 1 所示。这种是传统的非控整流技术，由于输入阻抗呈容性，网侧 输入电压和输入电流间存在较大相位差，加上输入电流严重非正弦，并呈脉冲 状，故电路的功率因数极低，谐波分量很高。如图3 2 所示。这种脉冲状的输 入电流，含有大量谐波。 图3 1 电容输入型电路 。婿孵j w 一 图3 - 2含有谐波的电压与电流波形图 大量高次谐波的产生，会使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气 设备过热、产生振动和噪声，并且能加速电气设备的绝缘老化，缩短寿命，甚 至发生故障或火灾。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波产 生的能量放大，造成电力电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装 置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部环境来说，谐波会对通信 设备和电子设备产生严重干扰。 3 2 功率因数的定义 功率因数p f 应定义为： p f ：查垫垫奎：u ic o s 口 ：，1c o s 视在功率明， 其中公式( 3 1 ) 中的，的具体计算公式如下： i = 0 i ；+ i 之+ + i 三 1 6 ( 3 - 1 ) ( 3 - 2 ) ( 公式3 - 2 ) 中的，l 是电流的一次谐波的有效值；，2 为电流的二次谐波的 有效值；l 为，z 次谐波电流的有效值。基波电流相对值的表达式为争表示， 这就是所谓的畸变因数。位移因数的表达式为c o s 口，c 0 $ 0 r 的大小不仅体现出设 备的无功功率大小也反映电流中谐波分量的高低，c o s c z 过小将造成电流畸变， 使设备的功率因数降低，这就是电容输入型电路的p f 值较