一種正弦電路無功功率檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種正弦電路無功功率檢測方法，所述方法包括如下步驟：步驟1：采集單元Ⅰ采樣得到單相電網(wǎng)的電流信號及電壓正半軸峰值，然后將采樣到的電流信號及電壓正半軸峰值送到控制單元；步驟2：采集單元Ⅱ采樣得到單相電網(wǎng)的電壓信號，并將電壓信號進(jìn)行過零檢測處理，然后將過零檢測電壓信號送到控制單元；步驟3：控制單元檢測步驟2中的電壓過零點(diǎn)信號，并根據(jù)步驟1中的電流信號，檢測得到電壓過零點(diǎn)對應(yīng)的電流的瞬時值；根據(jù)步驟1中電壓正半軸峰值和預(yù)定的計(jì)算方法計(jì)算出無功功率Q。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：只需檢測電壓正半軸峰值及電壓過零點(diǎn)對應(yīng)的電流的瞬時值，即可計(jì)算出無功功率Q，其計(jì)算簡單方便，提高了無功功率Q的檢測效率。
【專利說明】一種正弦電路無功功率檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電能計(jì)算【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種正弦電路無功功率檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 無功功率作為電能質(zhì)量重要衡量指標(biāo)，對它的補(bǔ)償關(guān)系到提高供電用電設(shè)備的安 全可靠運(yùn)行、提高功率因素、降低電路損耗、減少設(shè)備容量等諸多方面，而檢測無功功率成 為決策是否補(bǔ)償和補(bǔ)償量的重要環(huán)節(jié)。
[0003] 目前無功功率Q的計(jì)算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種正弦電路無功功率檢測方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟： 步驟1:采集單元I采樣得到單相電網(wǎng)的電流信號及電壓正半軸峰值，然后將采樣到 的電流信號及電壓正半軸峰值送到控制單元； 步驟2:采集單元II采樣得到單相電網(wǎng)的電壓信號，并將電壓信號進(jìn)行過零檢測處理， 然后將過零檢測電壓信號送到控制單元； 步驟3 :控制單元檢測步驟2中的電壓過零點(diǎn)信號，并根據(jù)步驟1中的電流信號，檢測 得到電壓過零點(diǎn)對應(yīng)的電流的瞬時值Ie ;根據(jù)步驟1中電壓正半軸峰值rp和預(yù)定的計(jì)算方 法計(jì)算出無功功率Q;所述預(yù)定計(jì)算方法為
為電壓正半軸峰值，Ie為電壓過零時電流的瞬時值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正弦電路無功功率檢測電路，其特征在于：所述采集單元I 電流信號的采集包括電流采集電路、偏置信號產(chǎn)生電路和同相求和電路； 所述電流采集電路由電流互感器J2、電容C16和電阻Rll組成，該電流互感器J2輸入 端連接到單相電網(wǎng)兩端，其輸出端依次并聯(lián)電容C16和電阻R11，該電阻Rll的一端作為電 流采集電路的輸出端ICIN，另一端接地GND; 所述偏置信號產(chǎn)生電路由電阻R14、電阻R17、運(yùn)算放大器U3-A組成，電阻R14和電阻R17相串聯(lián)后一端接電源VCC，另一端接地GND，所述運(yùn)算放大器U3-A的同相輸入端連接在 所述電阻R14和R17之間的公共端上，所述運(yùn)算放大器U3-A的反相輸入端串聯(lián)到其輸出 端； 所述同相求和電路由電阻R12、電阻R16、電阻R18、電阻R19及運(yùn)算放大器U3-B組成； 所述運(yùn)算放大器U3-B的同相輸入端分別串聯(lián)上電阻R12和電阻R16,并通過電阻R12與電 流采集電路的輸出端ICIN串接，通過電阻R16與偏置信號產(chǎn)生電路的輸出端CM串接，其 反向輸入端分別串聯(lián)上電阻R18和電阻R19,并通過電阻R19與其輸出端串接，其輸出端作 為電流信號采集的最終輸出端ADC-I，所述電阻R18的另一端接地GND。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的正弦電路無功功率檢測電路，其特征在于：所述電流互感器 J2采用50A/25mA的電流互感器J2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正弦電路無功功率檢測電路，其特征在于：所述采集單元I 電壓正半軸峰值信號的采集包括電壓采集電路和交流電壓峰值測量電路， 所述電壓采集電路由電壓互感器J3、電阻R13、電阻R15和電容C17組成；所述電壓互 感器J3輸入端串聯(lián)上電阻R13后連接到單相電網(wǎng)兩端，其輸出端依次并聯(lián)電阻R15和電容 C17,所述電阻R15和電容C17并聯(lián)后的一端作為電壓采集電路的輸出端Vin，另一端接地 GND； 所述交流電壓正半軸峰值測量電路由電阻R20、運(yùn)算放大器U4-A、二極管D1、二極管D2、電阻R25、電阻R23、M0S管Q1、電容C18和算放大器U4-B組成；所述運(yùn)算放大器U4-A的 同相輸入端串聯(lián)電阻R20后串聯(lián)到電壓采集電路的輸出端Vin，其反向輸入端分別串聯(lián)到 二極管D2的正極和電阻R25的一端，其輸出端分別串聯(lián)到二極管D2的負(fù)極和二極管Dl的 正極；所述運(yùn)算放大器U4-B的同相輸入端串聯(lián)到二極管Dl的負(fù)極，其反向輸入端分別串聯(lián) 到電阻R25的另一端和其輸出端，其輸出端作為交流電壓正半軸峰值測量電路的輸出端Tp ;在與運(yùn)算放大器U4-A輸出端串聯(lián)的二極管Dl的負(fù)極和運(yùn)算放大器U4-B的同相輸入端之 間依次并聯(lián)上MOS管Ql的漏極和電容C18的一端，MOS管Ql的柵極串聯(lián)上電阻R23,且該 電阻23、MOS管Ql的源極和電容C18的另一端同時接地GND。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的正弦電路無功功率檢測電路，其特征在于：所述電壓互感器 J3采用2mA/2mA的電壓互感器J3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正弦電路無功功率檢測電路，其特征在于：所述采集單元 II電壓過零點(diǎn)信號的采集包括電壓過零檢測電路， 所述電壓過零檢測電路由電阻R22、電阻R24、光耦U7、光耦U8和電阻R21 ;所述光耦U7和所述光耦U8的輸入端反并聯(lián)后，串聯(lián)上電阻R22和電阻R24,其輸出端反并聯(lián)后，一 端接地GND，另一端作為整個過零檢測電路的輸出端U-ZERO;所述電阻R22和電阻R24的 另一端分別連接到單相電網(wǎng)兩端；所述電阻R21 -端串聯(lián)到電源VDD，另一端串聯(lián)到輸出端 U-ZERO。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的正弦電路無功功率檢測電路，其特征在于：所 述控制單元具有32位ARM微控制器STM32F103,主要包括處理器CPU、復(fù)位電路和時鐘電 路，CPU上具有I/O引腳PCO、PCI、PC2 ;所述引腳PCO與采集單元I的電壓過零檢測電路的 輸出端U-ZERO相連，引腳PCl與采集單元I的電流信號采集的最終輸出端ADC-I相連，弓丨 腳PC2與采集單元I的交流電壓正半軸峰值測量電路的輸出端rp相連，所述CPU計(jì)算并檢 測正弦電路的無功功率。
【文檔編號】G01R21/133GK104267254SQ201410396606
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】崔文娟, 殷曉華, 沙晨晨, 趙余仁 申請人:如皋市圖騰電力科技有限公司