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功率因数与无功电流的简便测量方法

发布时间:2018-10-09    访问:187

    无功补偿控制器需要测量功率因数与无功电流,常用的测量功率因数的方法是测量电压与电流的相位差,根据相位差计算出功率因数,再根据功率因数与和视在电流来计算出无功电流。通常测量电压过零与电流过零的时间差来作为相位差,因此必须同时测量电源的周期时间才能够计算相位差的角度。为了获得高精度的功率因数值,必须使用级数来进行计算,这就使得功率因数与无功电流的测量变得比较复杂。


    这里提供一种测量功率因数与无功电流的简便方法,无需复杂的计算,测量十分简便,并且与电网频率无关。

我们都知道,视在电流可以分解为有功电流和无功电流,有功电流与电压同相位,无功电流与电压有90度的相位差,因此我们可以确定:在电压过零的时刻,有功电流的瞬时值为零,无功电流的瞬时值为峰值。也就是说,只要我们在电压为零的时刻对电流的瞬时值进行一次测量,就可以将无功电流的峰值确定出来,峰值确定以后,计算有效值就非常简单了。

同样的道理,我们还可以确定:在电压为峰值的时刻,无功电流的瞬时值为零,有功电流的瞬时值为峰值。也就是说,只要我们在电压为峰值的时刻对电流的瞬时值进行一次测量,就可以将有功电流的峰值确定出来。这里要说明一下,峰值时刻的确定比较难,因为峰值附近信号的变化比较平稳,较难确定准确的峰值点。为了提高测量精度,可以将电压信号通过一个积分器,由于积分器输出信号的相位滞后输入信号90度,因此积分器输出信号的过零点就是电压信号的峰值点,于是我们只要在积分器输出信号的过零时刻进行一次电流测量,就可以将有功电流的峰值确定出来。

通过上面的介绍,我们发现原来电压的过零时刻与峰值时刻具有重要意义,于是我们会自然而然地想到:电流的过零时刻与峰值时刻也应该具有重要意义。回答是肯定的。

如果我们在电流过零的时刻对电压的瞬时值进行一次测量,这个测得的电压瞬时值有什么意义呢?回答是:用这个电压瞬时值除以电压的峰值,所得的商就是相位差的正弦函数值。

同样的道理,我们还可以确定:在电流为峰值的时刻,对电压的瞬时值进行一次测量,用这个电压瞬时值除以电压的峰值,所得的商就是相位差的余弦函数值,也就是功率因数