CN109633257A - 一种测量准确的有功功率测量方法 - Google Patents

一种测量准确的有功功率测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109633257A
CN109633257A CN201811588189.5A CN201811588189A CN109633257A CN 109633257 A CN109633257 A CN 109633257A CN 201811588189 A CN201811588189 A CN 201811588189A CN 109633257 A CN109633257 A CN 109633257A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
signal
accurate
measured
tri
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811588189.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109633257B (zh
Inventor
彭志辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201811588189.5A priority Critical patent/CN109633257B/zh
Publication of CN109633257A publication Critical patent/CN109633257A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109633257B publication Critical patent/CN109633257B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/001—Measuring real or reactive component; Measuring apparent energy
    • G01R21/002—Measuring real component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明公开了一种测量准确的有功功率测量方法，按以下步骤进行：(1)将待测交流电压信号v(t)进行放大A倍得到信号vA(t)，并对vA(t)进行叠加VDC得到vA(t)+VDC；(2)将待测交流电流信号i(t)转换为电压信号并放大B倍得到vB(t)，并对vB(t)进行叠加VDC得到vB(t)+VDC；(3)获取v(t)的频率f；(4)产生频率为N×f且幅值为VCC的中心对称三角波Vtri；(5)将Vtri与vA(t)+VDC进行PWM调制得到信号将Vtri与vB(t)+VDC进行PWM调制，得到信号(6)捕获和第K个PWM周期的导通时间和并存储到数组，依据有功功率计算公式：计算有功功率P；(7)计算实际供电的有功功率Preal＝A×B×P。本发明不仅具有较高的准确度和稳定性，而且使用成本较低。

Description

一种测量准确的有功功率测量方法
技术领域
本发明涉及一种有功功率测量方法，特别是一种用于测量设备且测量准确的有功功率测量方法。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的提高，工农业生产及生活用电量急剧增加，并随着全社会节能环保意识的不断增强及阶梯电价政策，人们迫切需要实时测量并控制电能的消耗，因而必须正确获取实际用电功率。
目前，常用的有功功率测量方法主要有功率三角法、模拟乘法器方法、傅里叶变换法、Hilbert滤波器法、小波变换法等。但这些测量方法均都存在一定的局限性，如功率三角法只适合标准正弦电路；乘法器方法对电压和电流乘积，得到瞬时功率，再用固定时间对瞬时功率进行积分，即可获得瞬时功率的平均值即有功功率。该方法可以适用于任意交流波形信号的有功功率测量，但存在着要么使用模拟乘法器和积分电路实现，要么需要高精度AD采样，抗干扰能力较差；傅里叶变换和Hilbert滤波器法可得到较好的测量结果，但傅里叶变换法计算量大且存在频谱泄露和受频率分辨率限制的问题，被分析的信号必须是稳态的，Hilbert滤波器设计较困难，同时傅里叶变换和Hilbert滤波器法对硬件性能要求非常高，一般需要高性能数字信号处理器来实现，使用成本较高；另外，小波变换和神经网络算法复杂，计算量大，耗时长，工程实用化很难。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种测量准确的有功功率测量方法。本发明不仅具有较高的准确度和稳定性，而且使用成本较低。
本发明的技术方案：一种测量准确的有功功率测量方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)将待测交流电压信号v(t)进行放大A倍得到信号vA(t)，并对vA(t)进行叠加VDC得到vA(t)+VDC；
(2)将待测交流电流信号i(t)转换为电压信号并放大B倍得到 vB(t)，并对vB(t)进行叠加VDC得到vB(t)+VDC；
(3)获取v(t)的频率f；
(4)产生频率为N×f且幅值为VCC的中心对称三角波Vtri；
(5)将Vtri与vA(t)+VDC进行PWM调制得到信号将Vtri与 vB(t)+VDC进行PWM调制，得到信号
(6)捕获和第K个PWM周期的导通时间和并存储到数组，依据有功功率计算公式：计算有功功率P；
(7)计算实际供电的有功功率Preal＝A×B×P。
前述的测量准确的有功功率测量方法中，所述所述A≥1或0<A<1 (放大或衰减)。
前述的测量准确的有功功率测量方法中，所述B≥1或0<B<1(放大或衰减)。
前述的测量准确的有功功率测量方法中，所述待测交流电压信号 v(t)和待测交流电流信号i(t)是含直流分量和谐波分量的交流信号。
与现有技术相比，本发明通过待测交流电压信号v(t)和待测交流电流信号i(t)进行有效处理，并将处理后的数值进行公式计算后得到实际供电的有功功率，这过程中处理的数值稳定，从而提高有功功率测量的准确度和稳定性，而且采用简易的方式，设计简单，计算量小，降低了使用成本。本发明算法简单，计算量小，耗时短，容易实现工程实用化。另外本发明的待测交流电压信号v(t)和待测交流电流信号 i(t)可以是含直流分量和谐波分量的交流信号，计算有功功率的适用范围较为广泛。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是v(t)+VDC与uc(t)的关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种测量准确的有功功率测量方法，假设交流电压v(t)，直流偏置电压VDC：0<VDC<VCC，使得v(t)+VDC满足： VCC＞(v(t)+VDC)＞0。uc(t)为非负对称三角波信号，其满足：其中：周期为TC，频率为fC，幅值为VCC。
v(t)+VDC与uc(t)关系如图2所示：
令：v'(t)＝v(t)+VDC，则：
并且：
所以：
又因为：
所以有：
其中：
因为：
所以：
当TC很小时，有：
同理，在满足VCC＞(i(t)+VDC)＞0情况时，i(t)+VDC与uc(t)的关系与前述一致时，有：
交流供电系统中，电压v(t)和电流i(t)为交流周期信号。假设v(t)的频率为f，周期为T。则有功功率P的定义为：
有：
所以当TC较小时，有：
联立(9)、(10)和(13)，并整理得：
联立(12)和(14)，并整理得：
其中：
在交流供电系统中，通常认为电压和电流的周期保持一致，即 TV＝Ti＝T，亦fV＝fi＝f。所以，如果固定参数VCC、倍数N、直流偏置电压VDC，则只需获取频率f、导通时间和按公式(15) 即可求出有功功率P。
具体实施包括如下步骤：
(1)将电压v(t)进行放大A倍(A≥1或0<A<1)得到信号vA(t)，并对vA(t)进行叠加VDC得到vA(t)+VDC，满足：VCC＞(vA(t)+VDC)＞0；
(2)将电流i(t)转换为电压并放大B倍(B≥1或0<B<1)得到信号vB(t)，并对vB(t)进行叠加VDC得到vB(t)+VDC，满足： VCC＞(vB(t)+VDC)＞0；
(3)获取v(t)的频率f；
(4)通过三角波信号发生器产生频率为N×f，幅值为VCC的中心对称三角波Vtri；
(5)将Vtri与vA(t)+VDC进行PWM调制，得到将Vtri与 vB(t)+VDC进行PWM调制，得到
(6)捕获和的导通时间和并存储到数组，依据公式计算
(7)计算实际有功功率Preal＝A×B×P。

Claims (4)

1.一种测量准确的有功功率测量方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)将待测交流电压信号v(t)进行放大A倍得到信号vA(t)，并对vA(t)进行叠加VDC得到vA(t)+VDC；
(2)将待测交流电流信号i(t)转换为电压信号并放大B倍得到vB(t)，并对vB(t)进行叠加VDC得到vB(t)+VDC；
(3)获取v(t)的频率f；
(4)产生频率为N×f且幅值为VCC的中心对称三角波Vtri；
(5)将Vtri与vA(t)+VDC进行PWM调制得到信号将Vtri与vB(t)+VDC进行PWM调制，得到信号
(6)捕获和第K个PWM周期的导通时间和并存储到数组，依据有功功率计算公式：计算有功功率P；
(7)计算实际供电的有功功率Preal＝A×B×P。
2.根据权利要求1所述的测量准确的有功功率测量方法，其特征在于：所述A≥1或0<A<1。
3.根据权利要求1所述的测量准确的有功功率测量方法，其特征在于：所述B≥1或0<B<1。
4.根据权利要求1、2或3所述的测量准确的有功功率测量方法，其特征在于：所述待测交流电压信号v(t)和待测交流电流信号i(t)是含直流分量和谐波分量的交流信号。
CN201811588189.5A 2018-12-25 2018-12-25 一种测量准确的有功功率测量方法 Active CN109633257B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811588189.5A CN109633257B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种测量准确的有功功率测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811588189.5A CN109633257B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种测量准确的有功功率测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109633257A true CN109633257A (zh) 2019-04-16
CN109633257B CN109633257B (zh) 2020-10-09

Family

ID=66077265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811588189.5A Active CN109633257B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种测量准确的有功功率测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109633257B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111521866A (zh) * 2020-05-15 2020-08-11 湖南银河电气有限公司 陀螺电机输出功率稳定度监测方法和装置
CN112257371A (zh) * 2020-10-29 2021-01-22 国网河北省电力有限公司 一种电网输电线路分析系统
CN112630525A (zh) * 2020-11-30 2021-04-09 国网重庆市电力公司营销服务中心 一种功率测量方法、装置、pcb电路结构及存储介质
CN113777388A (zh) * 2021-09-10 2021-12-10 王强 一种周期信号导数有效值测量方法
CN118465362A (zh) * 2024-07-09 2024-08-09 深圳市瀚强科技股份有限公司 功率计算装置以及射频电源系统

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1112680A (zh) * 1994-05-26 1995-11-29 黎民 数字运算的集合型电子电度表
CN1580790A (zh) * 2003-08-08 2005-02-16 广达电脑股份有限公司 模拟信号测量装置及方法
JP2008164449A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Tdk Corp 電流センサ
CN103308759A (zh) * 2012-03-13 2013-09-18 盛吉高科（北京）科技有限公司 一种基于数字滤波的有功功率测量方法及系统
CN104483539A (zh) * 2015-01-08 2015-04-01 湖南大学 一种基于泰勒展开式的有功功率快速测量方法
CN105334381A (zh) * 2015-07-17 2016-02-17 深圳市科润宝实业有限公司 一种交流有功功率的测量方法和装置
CN105548667A (zh) * 2016-03-07 2016-05-04 温州大学 一种交流信号有效值测量装置
CN105699738A (zh) * 2016-03-07 2016-06-22 温州大学 一种基于pwm的交流信号有效值测量方法
JP5939630B2 (ja) * 2012-06-08 2016-06-22 ニチコン株式会社 充電装置
CN205374571U (zh) * 2015-12-28 2016-07-06 上海致远绿色能源股份有限公司 一种隔离采样装置
CN205484523U (zh) * 2016-03-07 2016-08-17 温州大学 一种交流信号有效值测量装置
CN106597059A (zh) * 2016-11-30 2017-04-26 卧龙电气集团股份有限公司 一种逆变电路的电流采样方法
CN207318569U (zh) * 2017-08-17 2018-05-04 深圳市科瑞爱特科技开发有限公司 直流采样电路

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1112680A (zh) * 1994-05-26 1995-11-29 黎民 数字运算的集合型电子电度表
CN1580790A (zh) * 2003-08-08 2005-02-16 广达电脑股份有限公司 模拟信号测量装置及方法
JP2008164449A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Tdk Corp 電流センサ
CN103308759A (zh) * 2012-03-13 2013-09-18 盛吉高科（北京）科技有限公司 一种基于数字滤波的有功功率测量方法及系统
JP5939630B2 (ja) * 2012-06-08 2016-06-22 ニチコン株式会社 充電装置
CN104483539A (zh) * 2015-01-08 2015-04-01 湖南大学 一种基于泰勒展开式的有功功率快速测量方法
CN105334381A (zh) * 2015-07-17 2016-02-17 深圳市科润宝实业有限公司 一种交流有功功率的测量方法和装置
CN205374571U (zh) * 2015-12-28 2016-07-06 上海致远绿色能源股份有限公司 一种隔离采样装置
CN105699738A (zh) * 2016-03-07 2016-06-22 温州大学 一种基于pwm的交流信号有效值测量方法
CN105548667A (zh) * 2016-03-07 2016-05-04 温州大学 一种交流信号有效值测量装置
CN205484523U (zh) * 2016-03-07 2016-08-17 温州大学 一种交流信号有效值测量装置
CN106597059A (zh) * 2016-11-30 2017-04-26 卧龙电气集团股份有限公司 一种逆变电路的电流采样方法
CN207318569U (zh) * 2017-08-17 2018-05-04 深圳市科瑞爱特科技开发有限公司 直流采样电路

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANASTASIOS G. BAKAOUKAS: "Pulse Width Modulation (PWM) Method for Power Components Estimation - Active and Reactive Power Measurement", 《2013 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS》 *
张介秋 等: "有功功率及功率因数的加权算法", 《中国电机工程学报》 *
王学伟: "模拟、数字及混合采样功率测量的理论与误差研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111521866A (zh) * 2020-05-15 2020-08-11 湖南银河电气有限公司 陀螺电机输出功率稳定度监测方法和装置
CN112257371A (zh) * 2020-10-29 2021-01-22 国网河北省电力有限公司 一种电网输电线路分析系统
CN112630525A (zh) * 2020-11-30 2021-04-09 国网重庆市电力公司营销服务中心 一种功率测量方法、装置、pcb电路结构及存储介质
CN112630525B (zh) * 2020-11-30 2024-01-30 国网重庆市电力公司营销服务中心 一种功率测量方法、装置、pcb电路结构及存储介质
CN113777388A (zh) * 2021-09-10 2021-12-10 王强 一种周期信号导数有效值测量方法
CN113777388B (zh) * 2021-09-10 2023-11-21 王强 一种周期信号导数有效值测量方法
CN118465362A (zh) * 2024-07-09 2024-08-09 深圳市瀚强科技股份有限公司 功率计算装置以及射频电源系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109633257B (zh) 2020-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109633257A (zh) 一种测量准确的有功功率测量方法
CN109752584A (zh) 一种周期信号有效值测量方法
CN104267258B (zh) 一种利用不完全s变换的谐波瞬时功率计算方法
CN108318852B (zh) 一种智能电能表方波影响试验方法
CN104569902A (zh) 一种数字式电能表功耗测量装置及方法
CN101499716B (zh) 无需检测直流输出电压的单相功率因数校正模拟电路
CN202309498U (zh) 一种高精度智能纹波叠加直流输出电路
CN105699738A (zh) 一种基于pwm的交流信号有效值测量方法
CN204575774U (zh) 具有直流电阻检测功能的可编程电子负载
CN104865446B (zh) 光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法
CN207164236U (zh) 智能变电站计量二次回路计量装置综合误差离线测量系统
CN103575979B (zh) 一种数字化测量交流电频率的方法
CN201188128Y (zh) 一种电子式电能表调试、校验自动化系统
CN203376374U (zh) 基于光电耦合器的电压传感模块
CN103575981A (zh) 一种交流电频率的精确测量方法
CN201489053U (zh) 数字式智能谐波电能表
CN204855631U (zh) 一种交流电流有效值检测电路
CN104049125A (zh) 基于光电耦合器的线性电压检测方法
CN207440170U (zh) 一种基于模拟乘法器用于交流电源的有效功率测量装置
Bosnic et al. Non-sinusoidal voltage generator controlled by space vector PWM
CN102103163B (zh) 基于同步锁相和半波预估的任意波形测量方法
CN102916428A (zh) 一种有源滤波和无功补偿装置的直接功率控制方法
CN109633258A (zh) 一种有功功率测量电路
CN208955745U (zh) 一种配电网开关柜监控终端
CN202041488U (zh) 生物产品的离子测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant