[发明专利]一种无功功率测量电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种无功功率测量电路，用于电力系统的单相交流电路中的无功功率的测量。

背景技术

无功功率的测量电路通常结构包括对被测的电压信号和电流信号进行模数转换的A/D电路，电压与电流信号之间相位差φ测量电路，将电压和电流信号的数字量和相位差φ进行相乘的乘法器电路，其中A/D电路和乘法器电路所用的集成电路价格较高而且需要一些外围器件来支持其工作，生产成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种无功功率测量电路，用于电力系统的单相交流电路中的无功功率的测量。该无功功率测量电路线路结构简单，具有较高的测量精度，测量速度快。

本发明的技术方案是，一种无功功率测量电路包括无功电流检测电路，所检测到的无功电流信号Up和单相交流电路中的电压信号Ua输送至一乘法器电路；其特征是, 所述的乘法器电路包括一阻值控制电路和反相运算放大器电路；无功电流信号Up为反相运算放大器电路的输入信号，电压信号Ua通过阻值控制电路改变反相运算放大器电路的放大倍数，该放大倍数与电压信号Ua成正比，反相运算放大器电路的输出信号与无功电流信号Up、电压信号Ua的乘积成正比；

所述的阻值控制电路的构成是，电压信号Ua通过电阻R12与三极管T2的基极连接，三极管T2的基极通过电阻R16接地，三极管的发射极通过电阻R13接地，三极管的集电极接正电源Vdd，电阻R13与电解电容C5并联，三极管T2的发射极通过电阻R14接运算放大器A5的反相输入端，运算放大器A5的反相输入端与输出端之间接有电位器RW2；电阻R15与电位器RW1串联，电阻R15的一端与正电源Vdd连接，电位器RW1的一端接地，电阻R15与电位器RW1之间的连接点接运算放大器A5的同相输入端；运算放大器A5的输出端输出一阻值控制信号Uz；阻值控制信号随电压信号Ua的变化而线性地增大或减小；

所述的反相运算放大器电路包括运算放大器A2，光隔离器GZ1、GZ2，光隔离器GZ1的发光二极管的阳极通过电阻R10接正电源Vdd，光隔离器GZ1的发光二极管的阴极接地，无功电流信号Up通过相串联的电阻R18、光隔离器GZ1的光敏电阻送至运算放大器A2的反相输入端，运算放大器A2的同相输入端接地；光隔离器GZ2的发光二极管的阳极通过电阻R11接运算放大器A5的输出端，光隔离器GZ2的发光二极管的阴极接地，光隔离器GZ2的光敏电阻和电阻R17串接在运算放大器A2的反相输入端和输出端之间；光隔离器GZ2的光敏电阻在阻值控制信号Uz的控制下随电压信号Ua作线性变化，改变反相运算放大器的放大倍数，实现无功电流信号Up与电压信号Ua的相乘；所述光隔离器GZ1、GZ2型号为VTL5C2，运算放大器A2、A5的型号为OP07。

所述的无功电流检测电路，包括移相电路和同步检波电路；

所述的移相电路包括运算放大器A3、A4，运算放大器A3的反相输入端与输出端之间接有电容C1，运算放大器A3的反相输入端通过电阻R7接电压信号Ua，运算放大器A3的同相输入端接地，运算放大器A3的输出端接运算放大器A4的同相输入端，运算放大器A4的反相输入端通过电阻R8接地，运算放大器A4的反相输入端与输出端之间接有电阻R9；运算放大器A4的输出端输出一方波电压信号Uf，其相位滞后于电压信号Ua 90度；

所述的同步检波电路包括电流互感器La、运算放大器A1、结型场效应管T1，电流互感器的次级线圈并联有电阻R1，电阻R1的一端接地，电阻R1的另一端通过电阻R2与运算放大器A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端通过电阻R3与运算放大器A1的同相输入端连接，运算放大器A1的反相输入端与输出端之间接有电阻R4，运算放大器A1的同相输入端通过结型场效应管T1的漏极、源极接地，结型场效应管的栅极通过电阻R6接地，结型场效应管的栅极通过二极管D1的阳极、阴极与运算放大器A4的输出端连接；运算放大器A1的输出端输出的检波电压信号Ug为电流信号Ia中无功电流信号，检波电压信号Ug通过电阻R5、电解电容C2接地，电阻R5、电解电容C2对检波电压信号Ug进行滤波，在电解电容C2上形成直流电压信号Up；所述的运算放大器A1、A3、A4的型号为OP07。

为简化无功电流检测电路的结构，所述的无功电流检测电路中的移相电路和同步检波电路还可这样构成：