功率表相關知識介紹

功率表相關知識介紹功率表相關知識介紹＞理論公式＞軟件實現(xiàn)＞軟件修正方法＞功率表相關問題一、 理論公式1、RMS(RootMeanSqarelValue)—ITf(t)2dt"0其中：f(t):輸入信號T：信號周期2、DC(DirectCurrentValue)—ITf(t)dtT0f(t):輸入信號T：信號周期3、有功功率(P)—ITv(t)i(t)dtT0v(t):輸入電壓信號i(t):輸入電流信號T：信號周期4、功率因數(shù)(PF)計算PPF=%*、s二、軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)上，即把連續(xù)信號離散化來處理。1、電壓電流有效值計算I1IRMSfN乙i=0其中：匕：電壓瞬時值（瞬時AD采樣值）i:電流瞬時值（瞬時AD采樣值）N:采樣點數(shù)注：采樣點數(shù)關系到測量精度問題：：相鄰兩點之間的采樣時間間隔越短越好，即采樣速率，8701H的電壓電流采樣速率各為40K。在N個采樣點之間恰好為整數(shù)個信號周期倍。實現(xiàn)方法：通過采樣的AD值判斷信號的上升沿（或下降沿）；利用DSP的捕捉功能判斷整周期；N值越大，越有利于測量精度，但會引起測量周期的加長。8701H的計算周期可以做到0.1秒、0.25秒、0.5秒、0.75秒，當然計算周期縮短也就意味著數(shù)值會不穩(wěn)定，精度下降。2、有功功率計算u/i/N含義同上，即有功功率等于瞬時功率的累加和（代數(shù)和）;軟件上處理方式:一個計算周期內(nèi)，瞬時正功率累加，瞬時負功率累加，然后正功率與負功率做差即為有功功率；3、功率因數(shù)計算PPF= URMS—MS4、頻率計算頻率計算利用DSP的捕捉功能精確計算頻率值。F=1/（工寸at}=0其中：at:DSP兩次捕捉中斷的時間間隔;N':DSP捕捉沿總次數(shù);5、 電能量計算E=E+P*AT其中：E:電能量AT:本次計算周期內(nèi)的采樣總共用時；P：本次計算周期內(nèi)的有功功率值；6、 其它參數(shù)計算視在功率：版=%無功功率：S=\VA2-P2注：從以上可看出，功率表直接測量的參數(shù)僅有電壓和電流兩個，其它參數(shù)均是通過計算而得來。三、軟件修正方法1、 電壓電流有效值修正U.=￥~NZ匕+B1i=0!Rms=K2“土￡，?：+B2i=0每個量程內(nèi)取兩個點，解二元一次方程便可得到相應量程的修正K/B值。2、 有功功率修正有功功率的測量偏差完全是由于硬件電路引起的，由于硬件電路的原因，致使電壓與電流之間的相角差發(fā)生了變化，才導致功率產(chǎn)生偏差。實際上功率的修正也即電壓與電流之間相角差的修正。令標準信號瞬時值如下：u=sin(wt),i=sin(wt+9),p=sin(wt)sin(wt+9)

由電路引起角差為△中，則測量信號值如下:u'=sin(wt),i'=sin(wt+甲+△平),p'=sin(wt)sin(wt+甲+△甲)則兩種情況下的有功功率為：P=Jpdt=Jsin(wt)sin(wt+中)dtt0 0P'P'=Jp'dt

t0=Jsin(wt)sin(wt+中+△中)dt0以上兩式化簡可得:P=J(-—)[cos(2wt+9)一cos9]dt=—[Jcos9dt一Jcos(2wt+9)dt]=—[Tcos9一[*"2 ?]T〕TOC\o"1-5"\h\z2 2 2 2w00 0 0T sin(2wT+9)一sin9cos9一2 4wP'=Jsin(wt)[sin(wt+9)cos(A9)+cos(wt+9)sin(A9)]dt0=cos(A9)Jsin(wt)sin(wt+9)dt+sin(A9)Jsin(wt)cos(wt+9)dt00T sin(2wT+9)一sin9 cos9一cos(2wT+9)T.TOC\o"1-5"\h\z2 4w 4w 2因為：△9很小，cos(A9)r1;2fsin(2wT+9)一sin9 0cos9一cos(2wT+9) 04w 4w所以上兩式等價于：P=—cos92P'=—cos9一一sin9sin(A9)所以：T11-tg11-tg9sin(A9)2T一(cos9-sin9sin(A9)sin(A9)rA9P1所以—= P' 1-ktg4而tg。=擋史=W—cos2",cos中即功率因數(shù)。cos。cos。通過實驗數(shù)據(jù)分析整理，在2KHZ范圍內(nèi)，△中與頻率又呈一定的線性關系，因此角差修正的有功功率公式為：P 1P'1-tg中*k*f/F其中：k:修正系數(shù)；f:當前測量信號頻率；F:功率修正時，所用的基準頻率，8701H有功功率修正的基準頻率為1KHZ。四、功率表相關問題1、波峰因數(shù)(crestfactor)廠、 7 V Ridevfiluelii|Hitsignal 1 /waveferm\ 1CF=Peakvalue/Rmsvalue在正弦波中，有如下關系：Apk=丸*Arms.據(jù)此，波峰因數(shù)可定義為：波峰因數(shù)=波形峰值/波形有效值在正弦波條件下：波峰因數(shù)=丸*1.414.在工業(yè)應用中，許多由交流電網(wǎng)供電的負載裝置，其電流波形都是非正弦的。這包括晶閘管變流功率驅動裝置，燈光調(diào)節(jié)設備，甚至日光燈?？梢钥闯?，電流的波峰因數(shù)遠遠大于1.414。實際上大部分開關型電源和電機調(diào)速器的電流波峰因數(shù)已經(jīng)達到了或超過了3。大的電流波峰因數(shù)不僅會給裝置本身帶來附加的損耗和其它不利影響，它所產(chǎn)生的電流波形畸變，同樣會給供電電網(wǎng)造成污染。由此可見，一個交流負載裝置的電流波峰因數(shù)與有效值一樣是衡量性能的重要指標之一。8701H電流通道設計波峰因數(shù)為4。由以上硬件電路分析可知，進入AD器件的信號有效值最大為0.56V，而所允許的峰值為2.5V，2.5V/0.56V=4.46；如果需要再擴大波峰因數(shù)，可以通過縮小量程的方法實現(xiàn)，比如把2A的量程縮小為1A，則這一量程的波峰因數(shù)可提高一倍，達到8；2、有功功率和視在功率如果一個100V的正弦交流電源與一個100R的純電阻負載連接，電壓和電流的關系可以用圖3描述。這種情況下，電壓和電流是同相位的。從圖中可以看出，在電阻上產(chǎn)生的功率是波動的（一個周期內(nèi)波動兩次）。波動范圍從0到200W，功率平均值為100W。這和我們預期的結果是一致的。如果負載是電抗性的，既包含電感或電容，也包含電阻，那么情況就不相同。假定負載中包含了電感和電阻，其阻抗值為100R，流過該阻抗的電流有效值仍為1A，不同的是電流和電壓的相位有了差別。圖4表示的電流相位滯后電壓相位60度。雖然功率波仍在一個周期內(nèi)波動兩次，但有一部分沒有被負載吸收，而是從負載饋給電源。因此負載吸收的凈功率平均值小于純電阻性負載時的功率平均值，負載吸收的凈功率平均值也就是有效功率為50W。在上述兩種情況下，電壓有效值和電流有效值的乘積稱為視在功率，用S表示S=Vrms*Irms（VA）有效功率的大小取決于負載的性質(zhì)。顯然，從電壓有效值和電流有效值的定義出發(fā)，直接確定有效功率是不可能的。只有通過同時測電壓和電流的瞬時值并且計算它們的乘積（即瞬時功率），然后取一個周期內(nèi)的瞬時功率平均值，才能得到真正的有效功率。3、浪涌電流測試浪涌電流是指上電瞬間，輸入電流達到穩(wěn)定狀態(tài)前所通過的最大瞬間電流。如上圖所示，信號A為觸發(fā)信號（AC_ON），通知功率表將要進行浪涌電流測試；Delay為測量延時時間，用戶可以忽略從AC_ON開始的Delay時間內(nèi)的峰值B；T為浪涌測試時間，功率表捕捉此段時間內(nèi)的瞬時最大值，即為浪涌電流。4、接線方式如上圖所示，功率表相當于一塊電壓表和一塊電流表獨立組成。在接入電路中時，有兩種接線方式，如上圖所示一電流表外接、電流表內(nèi)接。電流表外接方式：電壓表分流，致使電流表測試的電流值為負載電流與電壓表電流之和；電流表內(nèi)接方式：電流表分壓，致使電壓表測試的電壓值為負載電壓與電流表電壓之和；實際采用哪種接線方式，要根據(jù)實際情況而