植物生长灯的功率因数与谐波失真（THD）

驱动规格书上有两个数字，决定了整套装置实际拉多少电流、零线有多热、以及你要向电力公司买多少容量。这两个数字都和照到冠层的光量无关。

有功、视在，以及两者之间的落差

标称 600 W 的灯具把 600 W 有功功率变成光与热。但它取用的电流并不等于 600 W 除以供电电压，因为电流波形并不是电压波形的等比复制。电压有效值与电流有效值之积是视在功率，单位伏安，功率因数就是两者之比：

PF = P / S，P 为有功功率（瓦），S 为视在功率（伏安）。

一只 600 W 灯具若功率因数为 0.60，视在功率就是 1000 VA。电表只记 600 W，可它上游的每一段线缆、断路器、变压器和发电机，都得按 1000 VA 对应的电流来选。这就是这个数字的全部现实意义：它是一项容量成本，不是效率评级。

总谐波失真在这里起什么作用

电流总谐波失真记作 THD_i，是各次谐波电流的有效值之和除以基波电流。采用电容输入前端的驱动，只在电压峰值附近以短脉冲形式取电，这些脉冲含有大量谐波。两个数字之间有一条值得记住的关系：

PF ≈ cosφ / √(1 + THD²)

把位移因数 cosφ 取为 1、THD 取为 100%，真实功率因数就掉到 0.71，尽管电流与电压完全同相。这也解释了为什么一只灯在相位上看起来没问题，实际却要拉接近 1.41 倍基波电流：THD 为 100% 时电流有效值是基波的 √2 倍，沿途每段导体的电阻损耗约翻一倍。

被动校正与主动校正对照

园艺照明在用的 LED 驱动几乎都落在两类里。被动校正是一只扼流圈加电容；主动校正是用一个开关级把输入电流整形成跟随电压的形状。

两栏都不是道德判断。15 W 的灯泡用被动校正是合理产品；600 W 的灯具沿用同一套前端，就是把不产生任何光的配电容量摊到客户头上。

在真实阵列上差多少钱

取一间装 40 台 600 W 灯具的种植间，总有功 24 kW。功率因数 0.95 时，阵列占用 25.3 kVA；0.60 时占用 40 kVA，相差 14.7 kVA，而这点容量换不来一缕光。发电机通常按约 25% 余量配置，同一间房因此要么配 32 kVA 的机器，要么配 50 kVA 的机器，差别只取决于一个多数采购根本不看的数字。

同一套算术还决定变压器容量、导线截面、断路器额定值，以及按视在功率计费的需量电费。家用小装置上这点差别看不出来；放到多房间的设施里，它常常是采购阶段最大的一笔电气决策。

谐波不会乖乖待在相线里

三相四线制中，三次、九次、十五次这类三倍频谐波在三相上同相。它们不像平衡的基波电流那样互相抵消，而是叠加。按「只承担不平衡量」选出来的零线，可能比任何一根相线都热，而许多安装里零线本身没有过流保护。密集布灯的种植间出现零线排过热，机理就在这里，它属于谐波问题，不是负荷分配问题。

IEC 61000-3-2 对每相输入电流不超过 16 A 的设备规定了谐波电流发射限值。照明设备归入 Class C，限值以基波电流的百分比表示，并按回路功率因数 λ 缩放。这也是专业灯具普遍采用主动校正的原因：功率做大以后，靠被动前端很难进入 Class C 的包络。

调光会让两个数字同时变化

功率因数按满载标注，因为那里最容易做好看。可在种植间里，灯具往往在整个光周期的大部分时间跑在 40% 至 70% 输出。轻载时校正级远离设计工作点，位移因数下降、畸变上升，一只标称 0.95 的驱动，在 20% 调光下真实功率因数可能只有 0.7 甚至更低。

由此有两条务实做法。其一，配电设备按你实际运行的亮度下的电流来选，而不是按封面的那个数。其二，比价时要求供应商同时给出 100%、50%、20% 输出下的功率因数和 THD。一个数是宣传口径，三个数才是工程口径。

签约前该问的问题

• 在你所在站点的供电电压下，100%、50%、20% 输出时的功率因数与 THD 各是多少。
• 驱动采用主动还是被动校正，品牌与型号是什么。
• EMC 测试报告，标明所用标准与限值类别。
• 约 20 kW 以上阵列的零线与断路器选型建议。
• 接发电机时的表现，包括浪涌大小、是否带软启动。

这些问题并不冷门。工厂在装变频器之前问的是同一套问题——一间亮了灯的种植间，首先是一套带大功率非线性负载的电气装置，其次才是一座花园。