交流电功率因子测量在单片机中的实现.pdfVIP

交流电功率因子测量在单片机中的实现 王锦程 万曼影 杜家瑞 上海交通大学机械与动力工程学院 上海 200030 摘要 现代工控现场有许多地方需要测得交流电的有效值 频率 功率因子 有功功率等 本文提供了一 种由单片机实现的测量发电机电压与电流的相位差 进而实现对发电机功率因子测量的方法 关键词 频率 相位差 功率因子 余弦函数 单片机 0前言 现代工控现场有许多地方需要测得交流电的有效值 频率 功率因子 有功功率等 从这些测 量值进行进一步的控制 本文提供了一种由单片机实现的测量发电机电压与电流的相位差 进而实 现对发电机功率因子的测量的方法 1 电压和电流的频率信号的得到 图1 就是引入交流电 再转化为可测的频率信号的电路示意图 交流电由电路板的四芯插槽引 入两路信号 一路是发电机电压 一路是发电机电流 测量交流相电流的引入电路与交流电压的引 入电路基本相同 只是要把变压器换成电流/ 电压转换器 其作用是把电流信号转换成电压信号 然 后引入惠斯通电桥 方便起见 下面的说明均以交流电压为例 电路设计的任务首先是把交流电压引入测量电路 然后经过变压 整流 最后通过比较器就转 化成为可由单片机直接测量的方波信号 测量电路示意图如下图所示 比 变压 惠斯通 较 CP C Q 电 器 电桥 器 - D Q 路 接 口 插 槽 电流/ 电压 惠斯通 比 CP Q 转换 较 C 电桥 - 器 器 Q D 图1 交流电压引入示意图 图 1 中 从电桥出来的整流信号先经过比较器 再作为钟控D 触发器的时钟脉冲 钟控D 触 发器的反相输出端与输入端相接 从D 触发器Q 输出端出来的方波信号即为可以由单片机直接测量 的信号 相应的波形图如下所示 比 较 电 压 波形1 波形2 波形3 图2 频率测量波形示意图 图2 中 波形 1 是经电桥整流过后的波形 波形2 是经比较器后的电压波形 波形3 是经钟控 D 触发器后的电压方波信号 从惠斯通电桥出来的信号接到过零比较器的负输入端 经比较后成为图中的波形 2 这是因为 过零比较器的作用是 当负输入端电压大于正输入端电压 比较电压 时 比较器输出数字信号 0 当负输入端电压小于正输入端电压时 比较器输出数字信号 1 这样 就把模拟量信号转化为数 字量