交流电路的功率因数是电气负载所消耗的瞬时实际功率与通过电路的视在功率之比。它衡量的是连接到电网的负载如何有效地传输和使用电力。

\[权力\;因子= \frac{Real \;权力\;(千瓦)}{明显\;权力\;(kVA)} \]

在纯线性电路中，

\[权力\;因子= cosθ\]

其中\(θ\)是下面矢量功率三角形中实功率与视在功率之间的夹角。

接近1的功率因数可以最大限度地利用从电网抽取的电力。低功率因数表示电路中的电感或电容元件分别导致所引电流滞后或超前电压，从而降低负载可用的瞬时实际功率，并消耗电缆上不必要的电流容量。

对于非线性电路，功率因数受到来自线路电流谐波的附加失真分量的影响。

\[权力\;因子= cosθ * \frac{1} {\sqrt {1 + Total \;谐波\;失真^ 2}}\]

例如，像开关模式电源这样的负载被广泛使用，因为它们在尺寸、成本和效率方面具有优势。然而，没有功率因数校正的开关模式电源的一个缺点是，由于从半导体器件(如mosfet)切换，它在负载电流中引入了这些谐波。这增加了负载电流的总谐波失真，从而降低了电能质量。

工程师们使用不同的技术来改善这种电力装置的电能质量。线性负载的功率因数改善可以通过无功功率补偿来补偿领先或滞后的变功率因数。然而，产生谐波的非线性负载需要功率因数校正技术，如调谐或有源谐波滤波器，以减轻这些谐波并提高电能质量。这种功率因数校正技术依赖于电力电子器件的使用，使用模拟或数字控制器进行控制。

利用Simulink进行数字功率因数校正控制设计^®允许您使用多速率模拟来设计和调整数字控制算法，使您能够定制输入电流波形，从而保持低损耗，同时将电能质量提高到所需的值。这种方法还使您能够在硬件上部署控制算法之前，在不同负载和输入电压的情况下测试和验证控制器。

使用Simulink，您可以:

• 建立配电系统中开关电源、交流电机和其他负载的精确仿真模型
• 进行谐波分析以确定电路中存在的总谐波失真
• 功率转换器的无源元件尺寸，以确保所需的信号特性，如输出电压纹波
• 使用AC扫频和自动PID整定为这些电源转换器设计数字控制器
• 自动生成ANSI、ISO或处理器优化的C代码和HDL，用于控制器的快速原型和生产实现