[发明专利]一种正弦电路无功功率检测方法

权利要求书

1.一种正弦电路无功功率检测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1：采集单元Ⅰ采样得到单相电网的电流信号及电压正半轴峰值，然后将采样到的电流信号及电压正半轴峰值送到控制单元；

步骤2：采集单元Ⅱ采样得到单相电网的电压信号，并将电压信号进行过零检测处理，然后将过零检测电压信号送到控制单元；

步骤3：控制单元检测步骤2中的电压过零点信号，并根据步骤1中的电流信号，检测得到电压过零点对应的电流的瞬时值                                               ；根据步骤1中电压正半轴峰值和预定的计算方法计算出无功功率Q；所述预定计算方法为

为电压正半轴峰值，为电压过零时电流的瞬时值。

2.根据权利要求1所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述采集单元I电流信号的采集包括电流采集电路、偏置信号产生电路和同相求和电路；

所述电流采集电路由电流互感器J2、电容C16和电阻R11组成，该电流互感器J2输入端连接到单相电网两端，其输出端依次并联电容C16和电阻R11，该电阻R11的一端作为电流采集电路的输出端ICIN，另一端接地GND；

所述偏置信号产生电路由电阻R14、电阻R17、运算放大器U3-A组成，电阻R14和电阻R17相串联后一端接电源VCC，另一端接地GND，所述运算放大器U3-A的同相输入端连接在所述电阻R14和R17之间的公共端上，所述运算放大器U3-A的反相输入端串联到其输出端；

所述同相求和电路由电阻R12、电阻R16、电阻R18、电阻R19及运算放大器U3-B组成；所述运算放大器U3-B的同相输入端分别串联上电阻R12和电阻R16，并通过电阻R12与电流采集电路的输出端ICIN串接，通过电阻R16与偏置信号产生电路的输出端CIM串接，其反向输入端分别串联上电阻R18和电阻R19，并通过电阻R19与其输出端串接，其输出端作为电流信号采集的最终输出端ADC-I，所述电阻R18的另一端接地GND。

3.根据权利要求2所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述电流互感器J2采用50A/25mA的电流互感器J2。

4.根据权利要求1所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述采集单元I电压正半轴峰值信号的采集包括电压采集电路和交流电压峰值测量电路，

所述电压采集电路由电压互感器J3、电阻R13、电阻R15和电容C17组成；所述电压互感器J3输入端串联上电阻R13后连接到单相电网两端，其输出端依次并联电阻R15和电容C17，所述电阻R15和电容C17并联后的一端作为电压采集电路的输出端Vin，另一端接地GND；

所述交流电压正半轴峰值测量电路由电阻R20、运算放大器U4-A、二极管D1、二极管D2、电阻R25、电阻R23、MOS管Q1、电容C18和算放大器U4-B组成；所述运算放大器U4-A的同相输入端串联电阻R20后串联到电压采集电路的输出端Vin，其反向输入端分别串联到二极管D2的正极和电阻R25的一端，其输出端分别串联到二极管D2的负极和二极管D1的正极；所述运算放大器U4-B的同相输入端串联到二极管D1的负极，其反向输入端分别串联到电阻R25的另一端和其输出端，其输出端作为交流电压正半轴峰值测量电路的输出端；在与运算放大器U4-A输出端串联的二极管D1的负极和运算放大器U4-B的同相输入端之间依次并联上MOS管Q1的漏极和电容C18的一端， MOS管Q1的栅极串联上电阻R23，且该电阻23、MOS管Q1的源极和电容C18的另一端同时接地GND。

5.根据权利要求4所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述电压互感器J3采用2mA/2mA的电压互感器J3。

6.根据权利要求1所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于： 所述采集单元II电压过零点信号的采集包括电压过零检测电路，

所述电压过零检测电路由电阻R22、电阻R24、光耦U7、光耦U8和电阻R21；所述光耦U7和所述光耦U8的输入端反并联后，串联上电阻R22和电阻R24，其输出端反并联后，一端接地GND，另一端作为整个过零检测电路的输出端U-ZERO；所述电阻R22和电阻R24的另一端分别连接到单相电网两端；所述电阻R21一端串联到电源VDD，另一端串联到输出端U-ZERO。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述控制单元具有32位ARM微控制器STM32F103，主要包括处理器CPU、复位电路和时钟电路，CPU上具有I/O引脚PC0、PC1、PC2；所述引脚PC0与采集单元I的电压过零检测电路的输出端U-ZERO相连，引脚PC1与采集单元I的电流信号采集的最终输出端ADC-I相连，引脚PC2与采集单元I的交流电压正半轴峰值测量电路的输出端相连，所述CPU计算并检测正弦电路的无功功率。