本實(shí)用新型涉及單相功率測(cè)量電路，具體地來(lái)講為一種單相功率因數(shù)檢測(cè)電路。

背景技術(shù)：

功率因數(shù)指的是在電力網(wǎng)中線路的視在功率供給有功功率的消耗所占百分?jǐn)?shù)。所述視在功率電網(wǎng)較大來(lái)運(yùn)行電路在電源的功率因數(shù)，更大的做有用功的功率，做無(wú)用功的功率(P_W)它的消耗就會(huì)越來(lái)越少。用電用戶的功率因數(shù)的高低對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)送、供給、用電設(shè)備的最大化的利用有著非常明顯的影響。無(wú)功補(bǔ)償可以利用電源設(shè)備的潛力，降低功耗，提高供電電壓質(zhì)量。

相對(duì)于該電廠的操作而言，較低的負(fù)載功率因數(shù)，功率輸出由較小的有源吸收的負(fù)載，這表明只有一小部分是僅有效地利用發(fā)電設(shè)備的能力，剩下的只是負(fù)載和無(wú)用功率交換的電源之間。這樣基本上等于發(fā)電設(shè)備的潛力還沒(méi)有得到充分利用。因此，為了提高發(fā)電設(shè)備的利用率，必須提高負(fù)載功率因數(shù)。

近年來(lái)，隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值GDP的持續(xù)增長(zhǎng)(國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值)，中國(guó)的電力行業(yè)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功問(wèn)題已經(jīng)逐漸引起人們的關(guān)注，因?yàn)殡S著電力電子技術(shù)的非常迅猛的發(fā)展，各種各樣的關(guān)于電力系統(tǒng)的電力電子化設(shè)備，交通運(yùn)輸設(shè)備，各式各樣的工業(yè)以及普遍家庭中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。然而，大多數(shù)的功率電子裝置的功率因數(shù)很低，它們能消耗的無(wú)功功率占用，可以占待傳輸?shù)碾娏ο到y(tǒng)的一個(gè)非常大的比例。增加無(wú)功功率可導(dǎo)致電氣設(shè)備和線路增加而增加電流消耗，導(dǎo)致了大量的有功損耗。而低功率因數(shù)，電壓系統(tǒng)減小。如果無(wú)功功率不能立即補(bǔ)償，用戶負(fù)載所需的無(wú)功功率全部依靠配電，發(fā)電設(shè)備長(zhǎng)距離提供，它會(huì)使分布，發(fā)電和傳輸設(shè)備不能充分發(fā)揮其作用，減少了發(fā)，輸能力使電源惡化的質(zhì)量，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致引起了廣泛的停電，這在我們的日常生活造成了非常大的影響，系統(tǒng)電壓崩潰。

但是，相對(duì)于我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家(美國(guó)、日本)在世界上，在功率因數(shù)或視無(wú)功補(bǔ)償深度方面，存在非常大的差距。目前，在發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)、日本等高達(dá)0.5以上的補(bǔ)償，功率因數(shù)接近1.0，然而，僅僅我們國(guó)家的只有0.45補(bǔ)償度。中國(guó)的電網(wǎng)，特別是廣大的農(nóng)村電網(wǎng)，普遍存在著電網(wǎng)的功率因數(shù)偏低，電網(wǎng)中功率損耗過(guò)多的情況，但是現(xiàn)有的功率檢測(cè)電路均結(jié)構(gòu)上復(fù)雜，不利于節(jié)約成本，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)上不存在優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確測(cè)定數(shù)據(jù)的單相功率因數(shù)檢測(cè)電路。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種單相功率因數(shù)檢測(cè)電路，該電路包括，電壓傳感器采集線路的電壓，電流傳感器采集線路的電流，所述電壓傳感器的輸出端連接一信號(hào)調(diào)理電路后接入到一控制器的輸入端，所述電路傳感器的輸出端連接另一信號(hào)調(diào)理電路后接入到所述控制器的另一輸入端，所述信號(hào)調(diào)理電路兩個(gè)運(yùn)算放大器串聯(lián)而成，所述第一運(yùn)算放大器的正相輸入端通過(guò)一電阻R1輸入信號(hào)，并通過(guò)電容C1接地，所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端連接至第一運(yùn)算放大器的輸出端后接入到第二運(yùn)算放大器的正相輸入端，所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接至第二運(yùn)算放大器的輸出端輸出電壓或電流信號(hào)將強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)以供給控制器工作，所述第一運(yùn)算放大器的電源接入V₊端和電源接入V_{_}端V_{_}接入正負(fù)15V直流電源，所述第一運(yùn)算放大器與所述第二運(yùn)算放大器采用型號(hào)為L(zhǎng)M258P的芯片。

進(jìn)一步地，所述控制器為MSP430開(kāi)發(fā)板，兩個(gè)信號(hào)調(diào)理電路的輸出端輸出的電壓與電流分別接入到MSP430開(kāi)發(fā)板的P6.0端口和P6.1端口。

進(jìn)一步地，所述電壓傳感器采用型號(hào)為T(mén)BV10/25A的霍爾電壓傳感器，額定輸入電流I_pn為10mA，測(cè)量電流范圍為14mA，額定輸出電流I_sn為±25±0.5％mA。

進(jìn)一步地，所述電流傳感器采用型號(hào)為ACS712的電流傳感器。

進(jìn)一步地，所述電流傳感器V_CC端接+5V電源，輸出端Vout為模擬電壓輸出端接入到就是控制器的輸入端，GND端是接地。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本實(shí)用新型采用示波器輸出的正弦信號(hào)平移波形，縱軸幅值均為每一小格500mV，橫軸時(shí)間均為每一小格20ms，開(kāi)關(guān)頻率為50Hz，結(jié)果與市售的檢測(cè)模塊比較，電壓信號(hào)值、電流信號(hào)值的精確度控制器計(jì)算的功率因數(shù)均達(dá)到了現(xiàn)有市售的水平，并且本電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)的成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電路的框圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的信號(hào)調(diào)理電路的電路圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電流傳感器的電路圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電壓傳感器的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

參見(jiàn)圖1，為本實(shí)施例提供的一種單相功率因數(shù)檢測(cè)電路的框圖，該電路包括，電壓傳感器采集線路的電壓，電流傳感器采集線路的電流，電壓傳感器的輸出端連接一信號(hào)調(diào)理電路后接入到一控制器的輸入端，電路傳感器的輸出端連接另一信號(hào)調(diào)理電路后接入到控制器的另一輸入端.

參見(jiàn)圖2，兩個(gè)信號(hào)調(diào)理電路的電路結(jié)構(gòu)相同，為兩個(gè)運(yùn)算放大器串聯(lián)而成，其中第一運(yùn)算放大器U1A的正相輸入端通過(guò)一電阻R1輸入信號(hào)，并通過(guò)電容C1接地，第一運(yùn)算放大器U1A的反相輸入端連接至第一運(yùn)算放大器的輸出端后接入到第二運(yùn)算放大器U1B的正相輸入端，第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接至第二運(yùn)算放大器的輸出端輸出電壓或電流信號(hào)將強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)以供給控制器工作，第一運(yùn)算放大器的電源接入V₊端和電源接入V_{_}端V_{_}接入正負(fù)15V直流電源，第一運(yùn)算放大器與所述第二運(yùn)算放大器采用型號(hào)為L(zhǎng)M258P的芯片。

兩個(gè)信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接在控制器上，由控制器控制采樣，計(jì)算功率因數(shù)并且通過(guò)控制器連接的顯示器進(jìn)行顯示。同時(shí)，兩個(gè)信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接在一示波器上，用于顯示采集的電流與電壓的波形圖，電路是通過(guò)采樣電壓、電流信號(hào)，通過(guò)比較過(guò)零點(diǎn)值或者通過(guò)鎖相環(huán)獲得相位信息，然后根據(jù)功率因數(shù)的計(jì)算公式獲得功率因數(shù)角，進(jìn)而獲得功率因數(shù)。本實(shí)施例在示波器上可以顯示平移的波形，從而最后可以通過(guò)判斷電壓、電流過(guò)零點(diǎn)計(jì)算功率因數(shù)。控制器采樣部分在顯示屏上也能顯示。

本實(shí)施例中，控制器采用MSP430開(kāi)發(fā)板，兩個(gè)信號(hào)調(diào)理電路的輸出端輸出的電壓與電流分別接入到MSP430開(kāi)發(fā)板的P6.0端口和P6.1端口。

參見(jiàn)圖3，電流傳感器采用型號(hào)為ACS712的電流傳感器。電流傳感器V_CC端接+5V電源，輸出端Vout為模擬電壓輸出端接入到就是控制器的輸入端，GND端是接地。

參見(jiàn)圖4，電壓傳感器采用型號(hào)為T(mén)BV10/25A的霍爾電壓傳感器，額定輸入電流I_pn為10mA，測(cè)量電流范圍為14mA，額定輸出電流I_sn為±25±0.5％mA。

本電路連接好后，然后將示波器的通道1與通道2分別接于硬件電路的電壓信號(hào)、電流信號(hào)輸出端進(jìn)行系統(tǒng)綜合調(diào)試。示波器上分別顯示代表電壓檢測(cè)電路模塊和電流檢測(cè)電路模塊的正弦信號(hào)平移波形，縱軸幅值均為每一小格500mV，橫軸時(shí)間均為每一小格20ms，開(kāi)關(guān)頻率為50Hz。顯示屏也能顯示出采集的電壓信號(hào)值、電流信號(hào)值以及計(jì)算出來(lái)的功率因數(shù)。與市售的元件進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)精確度高。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。