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一种新的功率因数计 来源：电工信息网 　 时间：2007-12-18　 阅读： 154次 标签： 刘润华华东石油大学，东营市，257062 1　引　言　　在电气测量中，经常需要测量功率因素，传统的测量方法是测量两信号过零点的间隔时间，或测量两信号的相位差，然后通过信号处理，计算出功率因数，这种方法，往往电路较复杂，本文介绍的方法是利用采样保持器和除法器实现功率因数的测量，电路简单，速度快，精度高。2　基本测量原理　　设有两信号u=Umsinωt　　　(1)i=Imsin(ωt-φ)　　(2)　　两信号的相位差为φ，待测的功率因数为cosφ。　　由式(2)，i=Imsin(ωt-φ)=Im(sinωtcosφ-cosωtsinφ)　　(3)　　当ωt=π/2时，i=Imcosφ故　　　　　　(4)由式(4)可见，只要能检测出i和Im，用一除法器即可得到cosφ，所以，关键问题是测量i和Im，其测量系统框图如图1所示。 图1　测量原理框图 　　u为来自电压互感器的电压信号，i为来自电流互感器的信号，i通过二阶有源滤波器后有90°的滞后，故， 当ωt=π时，i′=Imcosφ因此　　　　　　　　cosφ=i′/Im　　(6)　　用电压信号u控制采样保持器，采集ωt=π时刻的电流信号i′(π)，峰值检测电路的输出为Im，除法器的输出为i′/Im，通过信号调理电路，将除法器的输出调制为0～1V，调试时，输入相位差90°的u,i信号，通过调整信号调理电路，使其输出为0V，输入同相的u,i信号，使其输出为1V，通过A/D转换、译码，即可显示功率因数。3　测量电路　　按照上述框图设计的实际电路如图2所示。IC1为低通有源滤波器，IC2、IC3为采样保持器，K1、K2为模拟电子开关CD4066，开关的通断受IC7和IC8两个电压过零比较器输出的控制，IC3的输出恰好为i′,IC5和IC6组成精密半波整流滤波电路，其输出I′m正比于峰值电流Im,IC4和BG314组成除法器，实现i′/Im，IC9为信号调理电路，其输出为0～IV，后经5G14433A/D转换、CD4511译码器、数码管即可显示功率因数。图2各点的工作波形如图3所示。 图2　测量电路原理图 信息来源: 4　结束语　　利用上述功率因数计，我们针对不同信号进行了测量，其误差均在0.5%以内，该仪表特点是电路简单可靠，成本低，抗干扰性强，因此，它是一种实用的功率因数测量仪表。 图3