[发明专利]一种正弦电路无功功率检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电能计算技术领域，特别涉及一种正弦电路无功功率检测方法。 

背景技术

无功功率作为电能质量重要衡量指标，对它的补偿关系到提高供电用电设备的安全可靠运行、提高功率因素、降低电路损耗、减少设备容量等诸多方面，而检测无功功率成为决策是否补偿和补偿量的重要环节。 

目前无功功率Q的计算公式为： 

其中为电压，为电流，为电压电流的相位角。

基于上述无功功率的计算公式，目前检测方法为采样点法：先将电流数字信号或电压数字信号进行傅立叶变换，并对傅立叶变换得到的频域信号移相 90 度，再对移相后的频域信号进行傅立叶反变换，从而能够根据移相后的电流数字信号或电压数字信号与未移相的电压数字信号或电流数字信号计算得到无功功率。 

上述方法的缺点为：需要采集较多的电压与电流数据，然后进行傅里叶变换，无功功率计算时间长，无功功率检测效率低。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种计算简单，能够缩短无功功率的检测时间，提高无功功率检测效率的正弦电路无功功率检测方法。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种正弦电路无功功率检测方法，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。

进一步地，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。

进一步地，所述电流互感器J2采用50A/25mA的电流互感器J2。 

进一步地，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；