基于P89V51RD2的功率因數測量儀設計
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1 引言
功率因數是電力供電系統重要參數之一，將直接影響電網供電質量。隨著電力電子技術的發展，各種電力開關器件在工業現場中得到廣泛使用．使得電網高次諧波污染十分嚴重．甚至影響到功率因數的測量。
這里介紹一種以P89V51RD2型單片機為控制核心的功率因數測量儀，采用電流和電壓信號的門限電壓值的“過零檢測”技術，實現信號功率因數的測量。該測量儀具有硬件電路結構簡單、實用、測量精確度高、抗干擾能力強等特點，可用于各種電力應用場合的功率因數測量。
2 系統設計方案
2．1 系統設計技術
功率因數是交流電路中電壓與電流之間的相位差φ的余弦。功率因數測量包括交流電壓與電流相位測量和余弦值計算兩部分，前者主要有直接相位-時間轉換法和間接采樣計算法；而后者則采用查表法和小數補償算法。
對于相位測量而言，間接采樣計算法是一種基于軟件的相位差測量方法，采樣保持放大器和A／D轉換器作為模擬前端，在微處理器控制下，對模擬信號進行快速采樣，按照一定的數據計算方法，計算隱含在離散的采樣數據中的相位關系。但這種計算方法對微處理器和A／D轉換器性能要求較高，軟件設計較復雜，僅適用于精度要求較低的應用場合中。而直接相位-時間轉換法是一種基于硬件的相位差測量方法，把兩個具有一定相位差的正弦信號正向(或負向)過零點時刻相比較，兩者的時間間隔(或脈沖寬度)表示其相位差。相位的直接相位-時間轉換法原理經典，硬件實現容易，且電路抗干擾能力和穩定性更高，故選用直接相位-時間轉換法測量相位。
2．2 工作原理
圖1為功率因數測量中的相位-時間轉換法的結構框圖。
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