基于P89V51RD2的功率因數(shù)測量儀設(shè)計
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1 引言
功率因數(shù)是電力供電系統(tǒng)重要參數(shù)之一，將直接影響電網(wǎng)供電質(zhì)量。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種電力開關(guān)器件在工業(yè)現(xiàn)場中得到廣泛使用．使得電網(wǎng)高次諧波污染十分嚴(yán)重．甚至影響到功率因數(shù)的測量。
這里介紹一種以P89V51RD2型單片機(jī)為控制核心的功率因數(shù)測量儀，采用電流和電壓信號的門限電壓值的“過零檢測”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號功率因數(shù)的測量。該測量儀具有硬件電路結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用、測量精確度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于各種電力應(yīng)用場合的功率因數(shù)測量。
2 系統(tǒng)設(shè)計方案
2．1 系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)
功率因數(shù)是交流電路中電壓與電流之間的相位差φ的余弦。功率因數(shù)測量包括交流電壓與電流相位測量和余弦值計算兩部分，前者主要有直接相位-時間轉(zhuǎn)換法和間接采樣計算法；而后者則采用查表法和小數(shù)補(bǔ)償算法。
對于相位測量而言，間接采樣計算法是一種基于軟件的相位差測量方法，采樣保持放大器和A／D轉(zhuǎn)換器作為模擬前端，在微處理器控制下，對模擬信號進(jìn)行快速采樣，按照一定的數(shù)據(jù)計算方法，計算隱含在離散的采樣數(shù)據(jù)中的相位關(guān)系。但這種計算方法對微處理器和A／D轉(zhuǎn)換器性能要求較高，軟件設(shè)計較復(fù)雜，僅適用于精度要求較低的應(yīng)用場合中。而直接相位-時間轉(zhuǎn)換法是一種基于硬件的相位差測量方法，把兩個具有一定相位差的正弦信號正向(或負(fù)向)過零點(diǎn)時刻相比較，兩者的時間間隔(或脈沖寬度)表示其相位差。相位的直接相位-時間轉(zhuǎn)換法原理經(jīng)典，硬件實(shí)現(xiàn)容易，且電路抗干擾能力和穩(wěn)定性更高，故選用直接相位-時間轉(zhuǎn)換法測量相位。
2．2 工作原理
圖1為功率因數(shù)測量中的相位-時間轉(zhuǎn)換法的結(jié)構(gòu)框圖。
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