一种正弦电路无功功率检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电能计算技术领域，特别涉及一种能够缩短无功功率的检测时 间，提高无功功率检测效率的正弦电路无功功率检测电路。
【背景技术】
[0002] 无功功率作为电能质量重要衡量指标，对它的补偿关系到提高供电用电设备的安 全可靠运行、提高功率因素、降低电路损耗、减少设备容量等诸多方面，而检测无功功率成 为决策是否补偿和补偿量的重要环节。
[0003] 目前无功功率Q的计算公式为：
[0004]
【主权项】
1. 一种正弦电路无功功率检测电路，所述电路用于检测当前单相电网的无功功率，其 特征在于：包括采集单元I、采集单元II以及控制单元；所述采集单元I采集得到电流信号 及电压峰值信号，其输入端与单相电网连接，其输出端输出信号至控制单元；所述采集单元 II采集得到电压过零点信号，其输入端与单相电网连接，其输出端输出信号至控制单元； 所述控制单元接收采集单元I与采集单元II的输出信号，检测并输出正弦电路的无功功 率。
2. 根据权利要求1所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述采集单元I 电流信号的采集包括电流采集电路、偏置信号产生电路和同相求和电路；所述电流采集电 路由电流互感器J2、电容C16和电阻Rll组成，该电流互感器J2输入端连接到单相电网两 端，其输出端依次并联电容C16和电阻Rl 1，该电阻Rl 1的一端作为电流采集电路的输出端 ICIN，另一端接地GND ; 所述偏置信号产生电路由电阻R14、电阻R17、运算放大器U3-A组成，电阻R14和电阻 R17相串联后一端接电源VCC，另一端接地GND，所述运算放大器U3-A的同相输入端连接在 所述电阻R14和R17之间的公共端上，所述运算放大器U3-A的反相输入端串联到其输出 端； 所述同相求和电路由电阻R12、电阻R16、电阻R18、电阻R19及运算放大器U3-B组成； 所述运算放大器U3-B的同相输入端分别串联上电阻R12和电阻R16,并通过电阻R12与电 流采集电路的输出端ICIN串接，通过电阻R16与偏置信号产生电路的输出端CM串接，其 反向输入端分别串联上电阻R18和电阻R19,并通过电阻R19与其输出端串接，其输出端作 为电流信号采集的最终输出端ADC-I，所述电阻R18的另一端接地GND。
3. 根据权利要求2所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述电流互感器 J2采用50A/25mA的电流互感器J2。
4. 根据权利要求1所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述采集单元I 电压峰值信号的采集包括电压采集电路和交流电压峰值测量电路， 所述电压采集电路由电压互感器J3、电阻R13、电阻R15和电容C17组成；所述电压互 感器J3输入端串联上电阻R13后连接到单相电网两端，其输出端依次并联电阻R15和电容 C17,所述电阻R15和电容C17并联后的一端作为电压采集电路的输出端Vin，另一端接地 GND ； 所述交流电压正半轴峰值测量电路由电阻R20、运算放大器U4-A、二极管D1、二极管 D2、电阻R25、电阻R23、M0S管Q1、电容C18和算放大器U4-B组成；所述运算放大器U4-A的 同相输入端串联电阻R20后串联到电压采集电路的输出端Vin，其反向输入端分别串联到 二极管D2的正极和电阻R25的一端，其输出端分别串联到二极管D2的负极和二极管Dl的 正极；所述运算放大器U4-B的同相输入端串联到二极管Dl的负极，其反向输入端分别串联 到电阻R25的另一端和其输出端，其输出端作为交流电压正半轴峰值测量电路的输出端v p; 在与运算放大器U4-A输出端串联的二极管Dl的负极和运算放大器U4-B的同相输入端之 间依次并联上MOS管Ql的漏极和电容C18的一端，MOS管Ql的栅极串联上电阻R23,且该 电阻23、MOS管Ql的源极和电容C18的另一端同时接地GND。
5. 根据权利要求4所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述电压互感器 J3采用2mA/2mA的电压互感器J3。
6. 根据权利要求1所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所述采集单元II 电压过零点信号的采集包括电压过零检测电路， 所述电压过零检测电路由电阻R22、电阻R24、光耦U7、光耦U8和电阻R21 ;所述光耦 U7和所述光耦U8的输入端反并联后，串联上电阻R22和电阻R24,其输出端反并联后，一 端接地GND，另一端作为整个过零检测电路的输出端U-ZERO ;所述电阻R22和电阻R24的 另一端分别连接到单相电网两端；所述电阻R21 -端串联到电源VDD，另一端串联到输出端 U-ZERO。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的正弦电路无功功率检测电路，其特征在于：所 述控制单元具有32位ARM微控制器STM32F103,主要包括处理器CPU、复位电路和时钟电 路，CPU上具有I/O引脚PCO、PCI、PC2 ;所述引脚PCO与采集单元I的电压过零检测电路的 输出端U-ZERO相连，引脚PCl与采集单元I的电流信号采集的最终输出端ADC-I相连，弓丨 脚PC2与采集单元I的交流电压正半轴峰值测量电路的输出端V p相连，所述CPU计算并检 测正弦电路的无功功率。
【专利摘要】本实用新型涉及一种正弦电路无功功率检测电路，所述电路用于检测当前单相电网的无功功率，包括采集单元I、采集单元II以及控制单元；所述采集单元I采集得到电流信号及电压正半轴峰值信号，其输入端与单相电网连接，其输出端输出信号至控制单元；所述采集单元II采集得到电压过零点信号，其输入端与单相电网连接，其输出端输出信号至控制单元；所述控制单元接收采集单元I与采集单元II的输出信号，检测并输出正弦电路的无功功率。本实用新型的优点在于：只需检测电压正半轴峰值 及电压过零点对应的电流的瞬时值，即可计算出无功功率Q，其计算简单方便，无需进行复杂的傅里叶变换，其缩短无功功率的检测时间，提高无功功率检测效率。
【IPC分类】G01R21-133
【公开号】CN204269725
【申请号】CN201420455599
【发明人】崔文娟, 殷晓华, 沙晨晨, 赵余仁
【申请人】如皋市图腾电力科技有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年8月13日