[发明专利]一种计算功率因数的系统及方法

说明书

本申请公开了一种计算功率因数的系统及方法，该方案中，利用电压降压模块将配电变压器的输出高压交流电压降为低压交流电压，利用电流降压模块将配电变压器输出的高压交流电流降为低压交流电流，电压采样电路和电流采样电路分别对低压交流电压和低压交流电流进行采样得到采样电压和采样电流，本申请考虑到功率因数与有功功率及视在功率之间的关系，处理器再根据采样电压和采样电流得到有功功率及视在功率之后，直接根据有功功率及视在功率计算得到功率因数。可见，本申请计算有功功率、视在功率和功率因数的过程简单，计算时间短。

技术领域

本发明涉及计算电力参数领域，特别是涉及一种计算功率因数的系统及方法。

背景技术

随着电能质量问题的日益突出，电能质量产品的需求越来越大，经常需要对用电设备的无功功率进行快速跟踪补偿，以提高用电设备的功率因数。具体地，现有技术中，通常采用的补偿方式是将低压电容器通过低压开关并联在配电变压器的低压母线侧，通过控制低压开关的导通和闭合来调整功率因数，其中，配电变压器用于将10kV的电网高压降压至为400V左右。

在进行快速跟踪补偿的过程中，需要获取有功功率、无功功率、视在功率及功率因数等电力参数。请参照图1，2a至2c，其中，图1为现有技术中的一种转换电路的示意图，图2a为转换电路的输入波形图(也即配电变压器的电压电流输出波形图)，图2b为转换电路中的降压模块转换后的变换波形图。具体地，转换电路中的降压模块用于将400V降压至±2V，转换电路中的抬压升压模块用于对±2V进行抬压及降压，其中，抬压降压关系式为

现有技术中，计算功率因数时通常先把图2b所示的变换波形经过过零比较器得到如图3所示的方波，实际应用中，存在电流滞后电压的情况，如图4所示，也存在电压滞后电流的情况，如图5所示。然后，通过微控制器对方波的边沿进行捕捉，并计算交流电压和交流电流的两个边沿时间值，把两个边沿时间值通过公式转换为角度值，根据角度值查表得到功率因数。其中，时间角度关系式为θ＝(t1÷2500×90)°，t1为相位差的时间值，θ为相位差的角度值，2500为90°对应的时间值。此外，再根据图2c的所示的输出波形计算有功功率、无功功率及视在功率等电力参数。

可见，现有技术中通过抬压升压模块的输出波形计算有功功率、无功功率及视在功率，通过查表的方式计算功率因数，计算过程繁琐，计算时间长。

发明内容

本发明的目的是提供一种计算功率因数的系统及方法,计算有功功率、无功功率、视在功率及功率因数的过程简单不繁琐，计算时间短。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算功率因数的系统，包括：

电压降压模块，用于将配电变压器输出的交流电压进行降压，得到低压交流电压；

电流降压模块，用于将配电变压器输出的交流电流进行降压，得到低压交流电流；

电压采样电路，用于对所述低压交流电压进行采样，得到采样电压；

电流采样电路，用于对所述低压交流电流进行采样，得到采样电流；

处理器，用于根据所述采样电压和所述采样电流得到有功功率及视在功率，并根据所述有功功率及视在功率得到功率因数。

优选地，还包括：

设置于所述电压降压模块与所述电压采样电路之间的电压负半波削波电路，用于对所述低压交流电压进行负半波削波处理，得到仅包括正半轴的低压交流电压；

设置于所述电流降压模块与所述电流采样电路之间的电流负半波削波电路，用于对所述低压交流电流进行负半波削波处理，得到仅包括正半轴的低压交流电流。

优选地，所述电压负半波削波电路和所述电流负半波削波电路均包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻；