[发明专利]一种交流电能测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流电能测量的方法。 

背景技术

目前，很多设备上都使用开关电源，但是交流输入电源经二极管整流和电容滤波后，虽然电压仍为正弦波，但非线性负载使得输入电流波形畸变，输入电流呈脉冲波形，尖峰电流中含有基波和相当多的高次谐波分量，现有的电功率测量仪表多数是针对工频50Hz的正弦波的，是对正弦信号下电流、电压进行测量的，而测量含有高次谐波的非正弦电路则误差较大。电路理论中定义的平均功率P＝UIcosθ已不能正确地表达电路负载实际消耗的功率。 

在非正弦波情况下，如何测量有功功率和电能等是一个非常实际的问题，也是一个基础问题。目前功率测量的方法主要有时分割乘法器方法和微处理器的数字测量方法。 

时分割乘法器，要求乘法器的振荡频率远高于信号的最高次谐波频率，振荡一周的时间T很短，可以看做Δt，在Δt时间内，U和I的变化在工程上可以忽略不计，可以看做是常量，这样就可以累加后测出功率。但这种方式要求乘法器的振荡频率比较高，操作起来比较复杂。 

微处理器的数字测量方法采样电压和电流，变为数字量后相乘累 加得到最后总功率，但是通常对电压和电流使用同样的采样频率，造成尖峰电流的采样点不够精细，从而测得的功率精度不够高。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可实现高精度测量交流电能输入功率的测量方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种交流电能测量的方法，它是以电流采样单元、电压采样单元和单片机为硬件核心，对电流采用等效采样技术实现的软件测量方法，所述电流、电压采样方法和软件计算方法为：假设全波整流后电压波形的周期为T，在第一个周期T内对电压和电流采用同样的采样频率f_s进行采样，采样点数为N1，在之后的N2-1个周期T之内，只对电流进行采样，采样频率仍为f_s，但采样的时间分别比前一个周期延迟Δt1，则开关电源输入功率为： 

P=1TΣi=1N1PiΔt]]>

上式中， 

Pi=1ΔtΣk=1N2UiIkΔt1.]]>

本发明的有益效果是：本发明采用等效采样和过采样相结合的方法实现了高精度的输入功率测量，这种方法可以用于功率计，示波器等设备上，在处理器的采样速率不高或者要求信号采样速度较高时，等效采样是提高采样频率的有效手段。等效采样和过采样在数据采集系统中的应用有很大实际意义，可以有效降低系统实现的难度和制造 成本。 

附图说明

图1是数据存储空间原理图。 

具体实施方式

1、功率测量原理 

电源输入经整流滤波后，电流中包含多种谐波，这时有功功率按照我国国家标准定义为 式(1) 

在数字方法测量中，U和I都变为离散量U_k和I_k，我们对一个周期T等间距采样N个点，则采样间距为Δt＝T/N。当N足够大时，Δt就足够小，那么式(1)可以改写成