[发明专利]一种用于功率计的电压电流相角判别方法

说明书

本发明提供了一种用于功率计的电压电流相角判别方法，涉及电参数测量技术领域。电压和电流信号经过软件运算得到有功功率P、电压有效值U、电流有效值I，根据cosα＝P/(U*I)计算出功率因数cosα，将电流信号移相一个采样周期，计算出新功率因数λsubgt;新/subgt;，计算一个采样周期相对于当前被测正弦波信号频率折算出的角差β，并进一步算出sinβ和cosβ，利用三角函数和差角公式算出sinα，确认α所处具体象限，确认唯一α。与现有技术相比，本发明通过移相一个采样周期，并结合三角函数和差角公式，进行电压电流相角判别，摒弃用正弦波转方波电路识别相位的方式，省去不必要电路，降低物料成本，同时又提高了识别的精度。

技术领域

本发明涉及电参数测量技术领域，特别涉及一种用于功率计的电压电流相角判别方法。

背景技术

功率计作为一款电参数测量的基础仪器，应用非常广泛，功率计可同时测量很多的电气参数，比如电压有效值、电流有效值、功率值及功率因数等等，其中还有一个电气参数测量功能也是中高端功率计会标配的，就是电压和电流的相角，简称电压电流相角。

电压电流相角和功率因数是直接相关的，将该参数做余弦运算得到的便是功率因数，但是如果把功率因数进行反余弦运算却无法直接得到该相角，因为反余弦运算可以得到不止一个角度，比如电压和电流的相角是60度，功率因数是0.5，但是电压和电流的相角是-60度，功率因数同样是0.5。也就是说电压超前或者滞后电流60度的情况下得到的功率因数都是0.5，所以仅仅依靠功率因数这个参数只能得到电压电流相角的绝对值，却无法确定具体是超前还是滞后。常见的方式是将电压和电流的波形放大后再转化为方波，通过数字方式检测方波超前或者滞后作为判断电压和电流相位的依据。不过该方法一方面要增加额外的电路，另一方面在正弦波频率比较高的时候表现不尽如人意，因为正弦波在转方波的过程会因为运放等器件频率响应属性而引入新的相位误差。

发明内容

本发明目的是提供一种用于功率计的电压电流相角判别方法，减少了硬件电路设计，同时提高了相位识别精度。

具体技术方案是一种用于功率计的电压电流相角判别方法，电压电流相角为α，功率因数λ＝cosα＝P/(U*I)，包括以下步骤：

S100、检测条件下，电压和电流信号经过软件运算得到有功功率P、电压有效值U、电流有效值I，根据cosα＝P/(U*I)计算出功率因数cosα，

S200、通过软件将电流信号移相一个采样周期，通过电压和移相后电流经过软件运算得到有功功率P'、电压有效值依然是U、移相后电流有效值依然是I，再计算出新功率因数λ_新，

S300、计算一个采样周期相对于当前被测正弦波信号频率折算出的角差β，并进一步算出sinβ和cosβ，

S400、利用三角函数和差角公式算出sinα，根据sinα、cosα正负号，确认α所处具体象限，确认唯一α。

优选地，在步骤S100和S200中都是由ADC采集电压和电流信号再进行软件运算。

优选地，在步骤S200中，一个采样周期为10微秒。

优选地，在S300中，角差β＝360*t/T，t表示采样周期，T表示正弦波周期。

优选地，步骤S200中，通过软件将电流信号向后移相一个采样周期，新功率因数λ_新＝P'/(U*I)，也即cos(α+β)；步骤S400中，利用三角函数和角公式cos(α+β)＝cosα*cosβ-sinα*sinβ，算出sinα。

与现有技术相比，本发明通过移相一个采样周期，并结合三角函数和差角公式，进行电压电流相角判别，摒弃用正弦波转方波电路识别相位的方式，省去不必要电路，降低物料成本，同时又提高了识别的精度。

附图说明