1、传统功率因数的定义
要了解“功率因数”，首先需要了解一些基础知识；
- 有功功率 — P：交流电路中，凡是消耗在电阻元件上、功率不可逆转换的那部分功率。反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，等于电阻元件两端电压有效值与通过电阻元件中电流有效值的乘积，单位是W或KW。
- 无功功率 —Q：电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率，即为可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率，即单位是Var或Kvar。
- 视在功率 —S：交流电源所能提供的总功率，数值上是交流电路中电压与电流的乘积，通常用来表示交流电源设备（如变压器）的容量大小。单位为VA或KVA。
功率因数是指交流电路有功功率对视在功率的比值。用户电气设备在一定电压和功率下，该值越高效益越好，发电设备越能充分利用，常用cosφ表示。最常见的交流异步电动机在额定负载时的功率因数一般为0.7–0.9,如果在轻载时其功率因数就更低。功率三角形及其相互关系式中不难看出，在视在功率不变的情况下，功率因数越低（ 角越大），有功功率就越小，同时无功功率却越大。
2、谐波和功率因数的定义
在线性负载的理想情况下，电网中的电压和电流都是正弦信号，即：
其中U_m和I_m分别是电压和电流的幅值，w1是电网的角频率，多数国家为50Hz时则w 1 = 2 π ∗ 50 r a d / s w_1=2π∗50rad/s；美日国家采用60Hz，φ是电压和电流信号间的相角差。如下图为纯阻性且φ=0时用电器接入电网时的电压、电流波形。
电网中电压波形是有电网的电源——发电机决定的，电网中的电流则是由连接于电网的负载决定的。**某些非线性或者具有时变性的负载会从电网吸取非正弦电流。**如下图为三相感性整流负载的电流波形，显然与正常的正弦波有较大差别。由于电网存在线阻，这样的电流会在线阻上产生非线性的压降，使得用电端电压产生畸变，成为非正弦波。
值得注意的是，虽然电流波形是非正弦的，但让然是与电网电压同频率的周期信号，满足：
i ( t ) = i ( t + T 1 ) i(t)=i(t+T_1)i(t)=i(t+T1)，其中T1为电网的周期。
1.2.1推导功率因数公式
将i ( t ) i(t)i(t)分解成傅里叶级数：
当电网电压和电流存在畸变时，电路功率及功率因素计算与纯正正弦状态相比很复杂。另外，在实际中绝大部分情况下，电网电压的畸变较小，忽略电网电压畸变不会产生过大的误差，而获得较为简洁的计算公式，当电网电压为正弦而电流非正弦情况下，负载吸收的有功功率——P为：
1.2.2提高功率因数的原因
电网在输电时，输电线上的功率损耗与流过的电流成平方比关系：
所以输电线上的电流越小，损耗就越小。当用电设备从电网取电，它消耗的有功功率和无功功率都是来自电网，而无功功率对用电设备来说，是没有做功的，但是在电网上传输就会产生损耗。无功功率越大，发电厂和电力传输网络的无效负担就越多，甚至会影响电力系统的稳定性。故而才会对用电设备进行PF值和THD值的限定要求，开关电源自然不会例外。
总之，谐波的存在使得装置的功率因素不为1，给电网带来电能质量问题，这类负载对电网的“污染”分成谐波电流和基波无功两个部分。针对这个问题，国际电工委员会(IEC)制定的IEC61000-3-2、IEC61000-3-2-12标准和我国标准化委员会制定的GB 17625.1—2003标准，这些均是强制化标准，所有的相关设备都必须满足。
按规定月平均功率因数不得低于 0.9，低于 0.9 则按规定的百分数与用户的总电费相乘来增加电费，功率因数越低，增收的百分数越大，高于 0.9 则按规定百分数减收用户电费，但减收的百分数比增收的百分数相应要小，当功率因数在0.95＜1时，减收的百分数一直为 0.75％，而不再提高了。因此用户的月平均功率因数一般控制在 0.9~0.95 左右比较适宜，最好不要大于 0.95，一方面 0.95 以上奖励百分数不变，而补偿电容的增加会使用电增加。
