基于P89V51RD2的功率因数测量仪设计
1 引言
功率因数是电力供电系统重要参数之一，将直接影响电网供电质量。随着电力电子技术的发展，各种电力开关器件在工业现场中得到广泛使用．使得电网高次谐波污染十分严重．甚至影响到功率因数的测量。
这里介绍一种以P89V51RD2型单片机为控制核心的功率因数测量仪，采用电流和电压信号的门限电压值的“过零检测”技术，实现信号功率因数的测量。该测量仪具有硬件电路结构简单、实用、测量精确度高、抗干扰能力强等特点，可用于各种电力应用场合的功率因数测量。
2 系统设计方案
2．1 系统设计技术
功率因数是交流电路中电压与电流之间的相位差φ的余弦。功率因数测量包括交流电压与电流相位测量和余弦值计算两部分，前者主要有直接相位-时间转换法和间接采样计算法；而后者则采用查表法和小数补偿算法。
对于相位测量而言，间接采样计算法是一种基于软件的相位差测量方法，采样保持放大器和A／D转换器作为模拟前端，在微处理器控制下，对模拟信号进行快速采样，按照一定的数据计算方法，计算隐含在离散的采样数据中的相位关系。但这种计算方法对微处理器和A／D转换器性能要求较高，软件设计较复杂，仅适用于精度要求较低的应用场合中。而直接相位-时间转换法是一种基于硬件的相位差测量方法，把两个具有一定相位差的正弦信号正向(或负向)过零点时刻相比较，两者的时间间隔(或脉冲宽度)表示其相位差。相位的直接相位-时间转换法原理经典，硬件实现容易，且电路抗干扰能力和稳定性更高，故选用直接相位-时间转换法测量相位。
2．2 工作原理
图1为功率因数测量中的相位-时间转换法的结构框图。
评论