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功率因素的单片机测量方法

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单片机的测功率因素方法                                                                    

                          

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, 功率 因数的单片机测量方法 「 〕 哈 尔滨 理 工 大 学 陈春 天 〕 哈 尔 滨 热 电 厂 樊 彬 关龙芬 随着微机技术的迅速发展 , 电网参数 的测 量 由传 统 的模拟 仪 表将逐步被数字化智能仪表所替 代。 本文介绍 由 一 系列 单片机实现 的对 电网 功率 因数的测量方法 , 并可判定负载 的性 质 。 此 方 法 结 构 简 单 , 成 本 低 , 易于实现 , 测量精度高 。 一 一斗, 根据此式可 确定负载 的性质 , 当 时 , 负载 感 性 当 一 一 ·· 呈土 ’浮 ’工 ’ 二 ‘ 专 “ 时一 “” ‘ 负 , ’纵 载秋一 一 土呈 廿容一 … 性’工 周 , ’产, 期刑一 ‘ 一一 一 “‘ 比 , 故相位差可进一步表示为 糕 一 。。 一, 。。 式中 , 和 由测 量 电路 测 得 后 , 即可 实 现 功率 因 数测定 。 乡 尾 ’ 二 · 卜曰 ‘翻 圈 对称三 相电路 相 图 测量原理 功率因数是 电网上对应 的相 电压与相 电流的相位差 沪的余 弦 值 , 功率 因数的测 量 可利用 定时 器得到反映电网频率 和相位 差 尹的时间来实现 , 其理论公式 为 频率 一条 一 手 相 位 差 一 。 ‘, 功率因数 甲 对 于 对称 三 相 电路 , 由相 量 图 可知线 电压 ‘滞后相 电压 口, “ , 因 此 可 以 通 过 检 测 对 应 于 , 和 , 的时间差 , 其表达式 为 二 圈 侧 电网功率 因数 的硬件 电路组成 测量方法 测量电网功率因数的硬件电路组成如图 所示 , , 和 是 三 个 过 零 电 压 比 较 器 , 信 号 、和 , 经 二极管限幅后 , 分别进人 比较器 , 和 故 。 和 、 点的输 出波形如 图 所 示 。 很容易证 明 当电压滞后 电流 时 为感性 负载 , 相 应 的电流方 波 为高 电平 , 这 可 作 为负载 感性容性 的判据 。 对 于 和 , 。 , 的 测 量 , 一 般 需 要 两 个 定 时 计 数 器 和它的 。 口两位 丽豆 及 作 为两个 信 号 的输 入 口 。 由于 利 用 片 内 而无需进行外部扩展 , 所 以 不 用 豆信 号 。 置 、 工 作 在 第 一 功 能 状态 , 、 工 作性 第 二 功 能 冈了 状 态 , 定 时 计 数 器 工 作 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第 卷 第 期 黑龙江 电力技 术 年月 于 方 式 即 , 位定时方式。 根据 定 时 计数器 的 内部结 构 特性可 知 , 当其方 式字 寄存 器的 置 , 并预置控制寄 存器的 位为 时 , 的启 动完全 由 端外部硬件条 件决定 , 只要 由低电平跳变 到高 电平 , , 便会立 即启动 , 开 始对 计 时 , 由于 , 与 初相 角相 同 , 故 同时也开 始对 。。 的 计 时 , 接 着 对 , 端 进 行 软 件 查 询 , 当查 到 , 由 高 电平变为低 电平 时立 即读 出 现行计数值 , 将此值乘以计数 周期 即得 的值 , 而 不 用 中止 定时 计数器 , 的计数操作 , 直到 在 尸 端查询到 由高 电平变为低 电平时 , , 停止计数 , 此时读 出的整个 计 数 时 ’ , 即 为 , 。。 把从 计数器读 出的时间换算成相应 的频率、相位差 以 及调用求余 弦于程序 , 算 出电网的功率因 数 , 电网功率因数测量 的软件 框图如图 所示 。 一 、一 八「 洲、 一一日 ‘ ,‘。 ’ ‘ 厅 一 厂一 计数速率为 , , 工作在方式 , 最大计时宽度为 邵 只“ 拌 , 对于 交流 电周期 为 , 完全满 足计时条件 。 主程序 开 中断 读计 数 器 容性标志 工感性标志 计算 甲 护 中断服 务子 程序 中断 响应 计 时器停 读计时 器 清计时器 开计时特 返回 图 电网功率 因数翻 的软件框圈 误 差分析 本方法适用于 三 相对称负载的场台 , 测量 中利用 的内部特性 , 用 一 个定时 计数器 对两个 初相位 相 同的不 同 脉 宽信号进行 同步测量 , 从 而 获得 实时 的 电网频 率 和 相位 差 。 与将 电 网周期 固定 为 来计算功率 因数相 比 , 克服 了 由于 电 网 频 率波 动而 引起 的误差 , 测 量误差 的 主要 来 源 有 两 个 一 是 定 时 计数器 的量化误差 , 由于 的定 时器 是 以 晶振 频 率 的脉 冲数 来量 化 的 , 所 能分 辨 的最 小 时 间 为 一 个脉 冲间 隔 , 对于 的交流电 为 , 计数速率 为 , 量化误差 为 邵 , 故所测相差分辨率为 一 二是 中断服务从 响应到返 回 的时间小于 拌 , 所 以 可测量 的最小 相角为 。 图 、 、 点的输 出波形 本仪器 时 钟采 用 , 修订稿收稿 日期 一一 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

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