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功率因數與無功電流的簡便測量方法

發布時間:2018-10-09    訪問:92

    無功補償控制器需要測量功率因數與無功電流,常用的測量功率因數的方法是測量電壓與電流的相位差,根據相位差計算出功率因數,再根據功率因數與和視在電流來計算出無功電流。通常測量電壓過零與電流過零的時間差來作為相位差,因此必須同時測量電源的周期時間才能夠計算相位差的角度。為了獲得高精度的功率因數值,必須使用級數來進行計算,這就使得功率因數與無功電流的測量變得比較復雜。


    這里提供一種測量功率因數與無功電流的簡便方法,無需復雜的計算,測量十分簡便,并且與電網頻率無關。

我們都知道,視在電流可以分解為有功電流和無功電流,有功電流與電壓同相位,無功電流與電壓有90度的相位差,因此我們可以確定:在電壓過零的時刻,有功電流的瞬時值為零,無功電流的瞬時值為峰值。也就是說,只要我們在電壓為零的時刻對電流的瞬時值進行一次測量,就可以將無功電流的峰值確定出來,峰值確定以后,計算有效值就非常簡單了。

同樣的道理,我們還可以確定:在電壓為峰值的時刻,無功電流的瞬時值為零,有功電流的瞬時值為峰值。也就是說,只要我們在電壓為峰值的時刻對電流的瞬時值進行一次測量,就可以將有功電流的峰值確定出來。這里要說明一下,峰值時刻的確定比較難,因為峰值附近信號的變化比較平穩,較難確定準確的峰值點。為了提高測量精度,可以將電壓信號通過一個積分器,由于積分器輸出信號的相位滯后輸入信號90度,因此積分器輸出信號的過零點就是電壓信號的峰值點,于是我們只要在積分器輸出信號的過零時刻進行一次電流測量,就可以將有功電流的峰值確定出來。

通過上面的介紹,我們發現原來電壓的過零時刻與峰值時刻具有重要意義,于是我們會自然而然地想到:電流的過零時刻與峰值時刻也應該具有重要意義。回答是肯定的。

如果我們在電流過零的時刻對電壓的瞬時值進行一次測量,這個測得的電壓瞬時值有什么意義呢?回答是:用這個電壓瞬時值除以電壓的峰值,所得的商就是相位差的正弦函數值。

同樣的道理,我們還可以確定:在電流為峰值的時刻,對電壓的瞬時值進行一次測量,用這個電壓瞬時值除以電壓的峰值,所得的商就是相位差的余弦函數值,也就是功率因數

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