一种单相功率因数检测电路的制作方法

本实用新型涉及单相功率测量电路，具体地来讲为一种单相功率因数检测电路。

背景技术：

功率因数指的是在电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。所述视在功率电网较大来运行电路在电源的功率因数，更大的做有用功的功率，做无用功的功率(P_W)它的消耗就会越来越少。用电用户的功率因数的高低对电力系统的发送、供给、用电设备的最大化的利用有着非常明显的影响。无功补偿可以利用电源设备的潜力，降低功耗，提高供电电压质量。

相对于该电厂的操作而言，较低的负载功率因数，功率输出由较小的有源吸收的负载，这表明只有一小部分是仅有效地利用发电设备的能力，剩下的只是负载和无用功率交换的电源之间。这样基本上等于发电设备的潜力还没有得到充分利用。因此，为了提高发电设备的利用率，必须提高负载功率因数。

近年来，随着中国国民经济生产总值GDP的持续增长(国内生产总值)，中国的电力行业也得到了长足的发展，同时对电网无功问题已经逐渐引起人们的关注，因为随着电力电子技术的非常迅猛的发展，各种各样的关于电力系统的电力电子化设备，交通运输设备，各式各样的工业以及普遍家庭中的应用也越来越广泛。然而，大多数的功率电子装置的功率因数很低，它们能消耗的无功功率占用，可以占待传输的电力系统的一个非常大的比例。增加无功功率可导致电气设备和线路增加而增加电流消耗，导致了大量的有功损耗。而低功率因数，电压系统减小。如果无功功率不能立即补偿，用户负载所需的无功功率全部依靠配电，发电设备长距离提供，它会使分布，发电和传输设备不能充分发挥其作用，减少了发，输能力使电源恶化的质量，严重者甚至会导致引起了广泛的停电，这在我们的日常生活造成了非常大的影响，系统电压崩溃。

但是，相对于我国与发达国家(美国、日本)在世界上，在功率因数或视无功补偿深度方面，存在非常大的差距。目前，在发达国家美国、日本等高达0.5以上的补偿，功率因数接近1.0，然而，仅仅我们国家的只有0.45补偿度。中国的电网，特别是广大的农村电网，普遍存在着电网的功率因数偏低，电网中功率损耗过多的情况，但是现有的功率检测电路均结构上复杂，不利于节约成本，在市场竞争上不存在优势。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种电路结构简单，能够准确测定数据的单相功率因数检测电路。

本实用新型是这样实现的，一种单相功率因数检测电路，该电路包括，电压传感器采集线路的电压，电流传感器采集线路的电流，所述电压传感器的输出端连接一信号调理电路后接入到一控制器的输入端，所述电路传感器的输出端连接另一信号调理电路后接入到所述控制器的另一输入端，所述信号调理电路两个运算放大器串联而成，所述第一运算放大器的正相输入端通过一电阻R1输入信号，并通过电容C1接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接至第一运算放大器的输出端后接入到第二运算放大器的正相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接至第二运算放大器的输出端输出电压或电流信号将强电信号转换为弱电信号以供给控制器工作，所述第一运算放大器的电源接入V₊端和电源接入V_{_}端V_{_}接入正负15V直流电源，所述第一运算放大器与所述第二运算放大器采用型号为LM258P的芯片。

进一步地，所述控制器为MSP430开发板，两个信号调理电路的输出端输出的电压与电流分别接入到MSP430开发板的P6.0端口和P6.1端口。

进一步地，所述电压传感器采用型号为TBV10/25A的霍尔电压传感器，额定输入电流I_pn为10mA，测量电流范围为14mA，额定输出电流I_sn为±25±0.5％mA。

进一步地，所述电流传感器采用型号为ACS712的电流传感器。

进一步地，所述电流传感器V_CC端接+5V电源，输出端Vout为模拟电压输出端接入到就是控制器的输入端，GND端是接地。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型采用示波器输出的正弦信号平移波形，纵轴幅值均为每一小格500mV，横轴时间均为每一小格20ms，开关频率为50Hz，结果与市售的检测模块比较，电压信号值、电流信号值的精确度控制器计算的功率因数均达到了现有市售的水平，并且本电路结构简单，降低了生产的成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电路的框图；

图2为本实用新型实施例提供的信号调理电路的电路图；

图3为本实用新型实施例提供的电流传感器的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的电压传感器的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，为本实施例提供的一种单相功率因数检测电路的框图，该电路包括，电压传感器采集线路的电压，电流传感器采集线路的电流，电压传感器的输出端连接一信号调理电路后接入到一控制器的输入端，电路传感器的输出端连接另一信号调理电路后接入到控制器的另一输入端.

参见图2，两个信号调理电路的电路结构相同，为两个运算放大器串联而成，其中第一运算放大器U1A的正相输入端通过一电阻R1输入信号，并通过电容C1接地，第一运算放大器U1A的反相输入端连接至第一运算放大器的输出端后接入到第二运算放大器U1B的正相输入端，第二运算放大器的反相输入端连接至第二运算放大器的输出端输出电压或电流信号将强电信号转换为弱电信号以供给控制器工作，第一运算放大器的电源接入V₊端和电源接入V_{_}端V_{_}接入正负15V直流电源，第一运算放大器与所述第二运算放大器采用型号为LM258P的芯片。

两个信号调理电路的输出端连接在控制器上，由控制器控制采样，计算功率因数并且通过控制器连接的显示器进行显示。同时，两个信号调理电路的输出端连接在一示波器上，用于显示采集的电流与电压的波形图，电路是通过采样电压、电流信号，通过比较过零点值或者通过锁相环获得相位信息，然后根据功率因数的计算公式获得功率因数角，进而获得功率因数。本实施例在示波器上可以显示平移的波形，从而最后可以通过判断电压、电流过零点计算功率因数。控制器采样部分在显示屏上也能显示。

本实施例中，控制器采用MSP430开发板，两个信号调理电路的输出端输出的电压与电流分别接入到MSP430开发板的P6.0端口和P6.1端口。

参见图3，电流传感器采用型号为ACS712的电流传感器。电流传感器V_CC端接+5V电源，输出端Vout为模拟电压输出端接入到就是控制器的输入端，GND端是接地。

参见图4，电压传感器采用型号为TBV10/25A的霍尔电压传感器，额定输入电流I_pn为10mA，测量电流范围为14mA，额定输出电流I_sn为±25±0.5％mA。

本电路连接好后，然后将示波器的通道1与通道2分别接于硬件电路的电压信号、电流信号输出端进行系统综合调试。示波器上分别显示代表电压检测电路模块和电流检测电路模块的正弦信号平移波形，纵轴幅值均为每一小格500mV，横轴时间均为每一小格20ms，开关频率为50Hz。显示屏也能显示出采集的电压信号值、电流信号值以及计算出来的功率因数。与市售的元件进行比较后发现，数据精确度高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。