無功補償柜功率因數與無功電流的簡便測量方法

無功補償柜功率因數與無功電流的簡便測量方法

    無功補償控制器需要測量功率因數與無功電流，常用的測量功率因數的方法是測量電壓與電流的相位差，根據相位差計算出功率因數，再根據功率因數與和視在電流來計算出無功電流。通常測量電壓過零與電流過零的時間差來作為相位差，因此必須同時測量電源的周期時間才能夠計算相位差的角度。為了獲得高精度的功率因數值，必須使用級數來進行計算，這就使得功率因數與無功電流的測量變得比較復雜。

這里提供一種測量功率因數與無功電流的簡便方法，無需復雜的計算，測量十分簡便，并且與電網頻率無關。

　　我們都知道，視在電流可以分解為有功電流和無功電流，有功電流與電壓同相位，無功電流與電壓有90度的相位差，因此我們可以確定：在電壓過零的時刻，有功電流的瞬時值為零，無功電流的瞬時值為峰值。也就是說，只要我們在電壓為零的時刻對電流的瞬時值進行一次測量，就可以將無功電流的峰值確定出來，峰值確定以后，計算有效值就非常簡單了。

　　同樣的道理，我們還可以確定：在電壓為峰值的時刻，無功電流的瞬時值為零，有功電流的瞬時值為峰值。也就是說，只要我們在電壓為峰值的時刻對電流的瞬時值進行一次測量，就可以將有功電流的峰值確定出來。這里要說明一下，峰值時刻的確定比較難，因為峰值附近信號的變化比較平穩，較難確定準確的峰值點。為了提高測量精度，可以將電壓信號通過一個積分器，由于積分器輸出信號的相位滯后輸入信號90度，因此積分器輸出信號的過零點就是電壓信號的峰值點，于是我們只要在積分器輸出信號的過零時刻進行一次電流測量，就可以將有功電流的峰值確定出來。

　　通過上面的介紹，我們發現原來電壓的過零時刻與峰值時刻具有重要意義，于是我們會自然而然地想到：電流的過零時刻與峰值時刻也應該具有重要意義。回答是肯定的。

　　如果我們在電流過零的時刻對電壓的瞬時值進行一次測量，這個測得的電壓瞬時值有什么意義呢？回答是：用這個電壓瞬時值除以電壓的峰值，所得的商就是相位差的正弦函數值。

　　同樣的道理，我們還可以確定：在電流為峰值的時刻，對電壓的瞬時值進行一次測量，用這個電壓瞬時值除以電壓的峰值，所得的商就是相位差的余弦函數值，也就是功率因數。