在最新的IEC61000-3-2 標(biāo)準(zhǔn)于 2005 年生效之前，大多數(shù)用于 PC、顯示器和電視的電源在單相、110 至 120-V、60-Hz 交流電運行時會產(chǎn)生過多的線路諧波。在這一更新和更嚴(yán)格的 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的推動下，電源制造商旨在通過增加功率因數(shù)校正 (PFC) 來最大限度地減少電力線諧波。

要了解 IEC61000-3-2 的影響，最好先看看理想情況，即在電源線上直接放置一個負載電阻 (R) （圖 1）。這里，正弦線電流 I AC與線電壓 V AC成正比并同相。所以：

這意味著對于最高效和無失真的電力線運行，所有負載都應(yīng)表現(xiàn)為有效電阻 (R)，由此使用和傳遞的功率是 RMS 線電壓和線電流的乘積。

圖1

然而，許多電子系統(tǒng)的負載需要交流到直流的轉(zhuǎn)換。在這種情況下，來自典型電源的電源線上的負載由驅(qū)動電容器的二極管電橋組成（圖 2）。

圖2

它是電源線的非線性負載，因為橋式整流器的兩個二極管位于輸入交流線電壓的正半周期或負半周期的直接電源路徑中。這種非線性負載僅在正弦線電壓峰值期間消耗線電流，從而導(dǎo)致“峰值”輸入線電流導(dǎo)致線路諧波（圖 3）。

圖3

非線性負載會導(dǎo)致在幅度上與線路頻率下的基波諧波電流相當(dāng)?shù)闹C波。圖 4顯示了高次諧波電流的幅度，相對于線路頻率下的基波幅度進行了歸一化。然而，只有與線路頻率相同頻率且與線路電壓同相的諧波電流（在本例中為線路頻率下的基波諧波）才會對輸送到負載的平均功率產(chǎn)生影響。這些諧波電流會影響同一公用線路上其他設(shè)備的運行。

圖4

線路諧波的大小取決于電源的功率因數(shù)，從 0 到 1 不等。低功率因數(shù)值會產(chǎn)生較高的諧波，而高功率因數(shù)值會產(chǎn)生較低的諧波。功率因數(shù) (PF) 定義為：

其中 P = 實際功率（瓦特）；I RMS = RMS 線電流；V RMS = RMS 線電壓；V RMS × I RMS = 視在功率，單位為伏安 (VA)。

PF 也等于線路電流和電壓之間相位角 (θ) 的余弦值；在這方面，等式 2 可以重寫為：

cosθ 的值是一個介于 0 和 1 之間的數(shù)字。

如果 θ = 0°，cosθ = 1 且 P = I RMS × V RMS，這與電阻負載相同。當(dāng) PF 為 1 時，負載會消耗電源提供的所有能量。

如果 θ = 90°，則 cosθ = 0；因此，負載接收零功率。提供功率的發(fā)生器必須提供 I RMS × V RMS功率，即使沒有用于有用功。

因此，對于圖 2中的二極管橋式電容器情況，等式 2 的 PF 定義中剩下的唯一變量是線路電流 I RMS，因為線路電壓 (V RMS ) 由電力線發(fā)生器固定為 120 V。對于給定的平均功率，電力線的 I RMS越高輸送到負載時，功率因數(shù) (PF) 越低。圖 2中的 AC-DC 轉(zhuǎn)換器在120V 交流線路電壓下工作，向負載提供 600W 的功率，同時消耗 10A 的線路電流，PF = 0.5。然而，圖 1中 PF 為 1 的阻性負載從 120 V 交流線路汲取 600 W，從線路汲取的電流僅為 5 A。

電力公司遭受低 PF 負載的困擾，因為它必須提供更高的發(fā)電能力來支持由于負載 PF 差而增加的線路電流的需求。盡管如此，它只向用戶收取以瓦特為單位的平均功率，而不是伏安的產(chǎn)生。

伏安和瓦特之間的這種差異要么表現(xiàn)為熱量，要么反射回交流電源線。糾正這種情況的最常用方法是采用功率因數(shù)校正。