电源的各项指标及测量

【 1. 直流电源指标 】

• 电压调整率S_u

负载不变，输入电压变化时输出电压相对变化量。
S u = ∣ U o m a x − U o m i n ∣ U o X 100 % Su~=\frac {|Uomax~- Uomin~|} {Uo~} X 100 \% Su =Uo ∣Uomax −Uomin ∣​X100%
Uomax为输入电压变化时最大输出电压，Uomin为最小输出电压值，Uo为额定输出电压。

• 负载调整率 S1

负载调整率也称为电流调整率。表示在输入电压不变的情况下，在一定范围内改变负载时，输出电压的最大相对变化量。
S 1 = ∣ U o 2 − U o 1 ∣ U o X 100 % S1~=\frac {|Uo2~- Uo1~|} {Uo~} X 100 \% S1 =Uo ∣Uo2 −Uo1 ∣​X100%
Uo2为空载（或轻载）时输出电压，Uo1为满载（或重载）时输出电压，Uo为额定负载时输出电压。

• 纹波电压（电流）的指标形式

1. 最大纹波电压（电流）：
   在额定输出电压和负载电流下，输出电压（电流）的纹波（包括噪声）峰-峰值大小，通常以峰-峰值△V_P-P（△I_P-P）或有效值△V_rms（△I_rms）表示。
2. 纹波系数：
   在额定负载电流下输出纹波电压的有效值与输出直流电压之比。
   γ = U r m s U o γ~=\frac {Urms} {Uo} γ =UoUrms​

• 效率η

输出的有功功率Po与输入的有功功率Pi的百分比。
η = P o P i X 100 % = U o I o U i I i X 100 % η=\frac {Po} {Pi}X 100 \%= \frac {UoIo} {UiIi}X 100 \% η=PiPo​X100%=UiIiUoIo​X100%
Uo为输出电压，Io为输出电流，Ui为输入电压，Ii为输入电流。

【 2. 交流电源指标 】

• 电压调整率S_u

负载不变，输入电压有效值变化时输出电压有效值相对变化量。
S u = ∣ U o m a x − U o m i n ∣ U o X 100 % Su~=\frac {|Uomax~- Uomin~|} {Uo~} X 100 \% Su =Uo ∣Uomax −Uomin ∣​X100%
Uomax为输入电压变化时最大输出电压有效值，Uomin为最小输出电压值有效值，Uo为额定输出电压有效值。

• 负载调整率 S₁

负载调整率也称为电流调整率。表示在输入电压不变的情况下，在一定范围内改变负载时，输出电压有效值的最大相对变化量。
S 1 = ∣ U o 2 − U o 1 ∣ U o X 100 % S1~=\frac {|Uo2~- Uo1~|} {Uo~} X 100 \% S1 =Uo ∣Uo2 −Uo1 ∣​X100%
Uo2为空载（或轻载）时输出电压有效值，Uo1为满载（或重载）时输出电压有效值，Uo为额定负载时输出电压有效值。

• 效率η

输出的有功功率Po与输入的有功功率Pi的百分比。
η = P o P i X 100 % = U o I o U i I i X 100 % η=\frac {Po} {Pi}X 100 \%= \frac {UoIo} {UiIi}X 100 \% η=PiPo​X100%=UiIiUoIo​X100%
Uo为输出电压有效值，Io为输出电流有效值，Ui为输入电压有效值，Ii为输入电流有效值。

• 有功功率P

将电能转化为其他形式能量（如机械能、光能、热能等）的电功率，单位为瓦特（W）。有功功率用一个周期内瞬时功率的积分的平均值来计算。
∫ − T 2 T 2 u ( t ) i ( t ) d t \int_{-\frac{T}{2} }^{\frac{T}{2} } {u(t)i(t)} \,{\rm d}t ∫−2T​2T​​u(t)i(t)dt
u(t)为瞬时电压，i(t)为瞬时电流。
对于正弦交流电：
$$P=UIcos\phi$$
U为电压有效值，I为电流有效值，φ为电压、电流相位差。

• 无功功率Q

1. 电路中为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率，单位为乏（Var）。
2. 无功功率不对外做功，也不转化为机械能、热能，而是转变为其他形式的能量，用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场。
3. 无功功率是交流电路中由于电抗性元件（指纯电感或纯电容）的存在而进行可逆性转换的那部分电功率。

• 视在功率S

1. 视在功率是有功功率和无功功率的向量和，也可以用电压和电流有效值的乘积来表示，单位为伏安（VA）或千伏安（kVA）。
2. 视在功率表明了用电器从电源电网获取的总功率，但并不代表用电器真正消耗的功率，它代表了一种能量之间的交换关系，也是衡量用电器最大负荷承受能力的指标之一。

• 功率因数PF

有功功率P与视在功率S的比值，在正弦交流电中可等效为电压与电流相位差的余弦值。
P = γ c o s φ = P S = P P 2 + Q 2 P=γcosφ=\frac{P}{S}=\frac{P}{\sqrt{P^2+Q^2}} P=γcosφ=SP​=P2+Q2 ​P​
φ表示u(t)和i(t)的相位差,也称功率因数角。γ表示基波因数，定义为基波有效值（均方根值）与真有效值（均方根值）的比值，对于纯正弦交流信号，γ=1。

• 谐波失真THD

1. 在IEC 61000-4-7中，THD定义为指定次全部谐波分量均方根值与基波分量均方根值之比。
   
2. 指定次（N）全部谐波分量均方根值与总均方根值之比。总RMS值包括基波和其他谐波的作用。
   

【 3. 指标测量 】

• 电压调整率S_u测量

• 负载调整率S₁测量

为保证满足输出电流要求，应串联一电流表

• 失真度THD测量

失真度的测量可以借助失真度仪，但是若题目要求输出THD，则可以选用以下的方法：

1. 对输出信号采样做FFT。计算出基波和各次谐波分量。
2. 滤出基波，利用有效值转换，测出原波形的有效值和基波的有效值，根据定义。使用下面的公式计算THD
   T H D = V 总 2 − V 1 2 V 1 X 100 % THD=\frac{\sqrt{V~总~^2-V1^2}}{V1}X100\% THD=V1V 总 2−V12 ​​X100%

• 效率η

在输入和输出端同时接上电压和电流表，因为最小个位或两位总在变化，所以要用手机拍下照片才能看清同一时刻的电压和电流。

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