西安科技大学 综 合 实 验 报 告 学 院: 电气与控制工程学院 专业名称: 测控技术与仪器 0801 设计题目: 功率因数的测量 姓 名: 学 号: 指导教师: 功率因数的测量 1. 系 统 功 能 功率因数是供用点网络的一个重要参数，它是衡量电力系统是否经济运行的一个重要指标，所以准确测量功率因数在电力系统中具有重要的意义。在正弦电路中，可以通过测量电压、电流间的相位差，计算出功率因数，并根据电流滞后或者超前电压，判断出负载是感性还是电容性的，但在波形严重失真的电力系统或非正弦电路中，由于电压、电流波形发生畸变，谐波电压、电流间也产生无功功率，因此用测量相位差的方法无法准确地测量功率因数。所以，功率因数的精确测量在电力系统的运行、调度中是非常重要的。 2. 测 量 原 理 与设计 2.1 测量原理 对于某一正弦信号，周期性地出现过零点，测出过零点的时间即可以测出该信号的相角。 通过电压互感器和电流互感器得到低压交流信号，然后通过整形电路将交流信号转换为 TTL 方波脉冲。相位差的计算原理是利用输入两路信号过零点的时间差，以及信号的频率来计算 2 路信号的相位差。 两路信号的相位差：3 6 0/3 6 0TFkNTt ,其中，N 为两路信号的上升沿分别触发计数器的差值，Fk 为单片机时钟频率，T 为输入信号的周期。 2.2 系统硬件设计 下图是以STC-51 单片机为核心的功率因数测量系统硬件结构图。该测量系统主要由电流互感器、电压互感器、整形修 正电路、单片机、LED 显 示 器和通信接 口等 组 成 。 2.3 输入整形电路 输入整形电路如下图所示，主要功能是完成信号的隔离、波形变换和相角修正。为了消除测量端电压、电流互感器结构上的差异而产生的输出电压、电流附加移相角，需要采用电压、电流活儿变送器隔离（其跟随电网电压或负载电流的变化时间仅为1us），以保证相角差的实时测量精度。 在 LM393 的输入端加了两个IN4108 稳压二极管将输入信号控制在 -0.7V—+0.7之间，经过零比较器将正弦信号转变成方波；用C0和触发器CD4854去除高频信号，滤除谐波干扰；通过2 个施密特整形触发器，得到TTL方波信号。 电压互感器 电流互感器 整形 修正 电路 STC-51 单片机 最 小 系统 串口 通讯 LED 显示 3.软件程序 #include #include #include #include sbit SCL=P0^3; //移位...
