功率检测电路的设计与仿真

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1、第15卷第4期湖南工程字院宇报Vol.15.No.4201巧年12月JournalofHunanInstituteofEngineeringD-2005功率检测电路的设计与仿真赦章洪，张晓虎，曾进辉(湖南文理学院电气系，湖南常德415000)摘要:针对单相和三相对称系统，设计了一种在电网电压波动不大时由纯硬件组成的功率检测电路，包括无功功率检测和有功功率检测，介绍了其工作原理，画出了对应的波形图，得到了系统输出与功率之间的关系式，并通过Multisim软件对电路进行了仿真.关键词:功率检>M'1;Multisim;仿真中图分类号二TM933`.3文献标识码:A文章

2、编号:1671一119X(2005)04一0023一04计了一种由纯硬件组成的功率检测电路，适用于电0引言网电压波动不大时的单相系统和三相对称系统.在生产生活的各个领域，特别是在电机调速系1系统组成统中，很多情况下由于不同的目的而需要对功率进行控制.对于要求不高的场合开环控制即可满足要系统由两部分组成:无功功率检测电路和有功求，而对要求相对比较高的系统则必须实现闭环控功率检测电路.以电机调速系统为例，在三相对称系制，这时就需要对功率进行检测.如今功率检测的方统中，三相功率是单相的三倍.因此这里的有功无功法很多，可以利用专用的芯片实现，也可以通过软件检测电路只检测单

3、相的功率.其具体电路如图1所编程得到，还可以采用纯硬件电路进行检测.本文设T:a)无功检测电路收稿日期:2005一07一04作者简介敖章洪(1977一)，男.硕士.研究方向:电力电子与电力传动湖南工程学院学报2005年.b)1有功检测电路功率检测电路由于功率与电压和电流有关，所以必须检测电到比较器A32中与零电位进行比较，将正弦波变为压和电流，这里通过电流互感器来采集电机定子侧方波，用这个方波信号来对三极管N3，进行控制，使电流信号，利用变压器采集电压信号.之导通或关断由电流互感器来的电流信号经过电从图1可以看出，无功功率检测电路与有功功阻R，!后变成电压信号送到

4、运算放大器A31中当率检测电路在结构上是完全一样的，不同的只是它U.为正时A32输出为正，MOSFET管N37开通;当们所取的信号不同而已，有功功率取的是A相反相Ucai为负时，A32输出为负，N31关断.当N3;开通时，并经过变压器变压后的电压信号，无功功率取的是凡1的同相输人端相当于接地，这时A，相当于是一线电压Ucu经过变压后的电压信号.整个检测电路个反向放大器，其中放大倍数为K二一1;当N31截所用的主要元器件是由741运放所组成的.止时，凡1的同相输人端与姚1断开，这时凡1相当于是一个同相放大器，其中放大倍数为K=1凡:的输2系统工作原理出信号经过滤波后

5、送到运算放大器A32中进行放大后就是检测到的无功功率了.由于有功功率检测电路与无功功率检测电路类下面的图2是无功功率检测电路在电流落后电似，因此这里只讨论无功功率检测电路的工作原理.压时的波形图，包司舌电流超前电压和电流滞后电压由图la)可见，定子线电压UcR经过变压后送人时的波形.a电流滞后电压时的无功检测电路波形图b)电流超前电压时的无功检测电路波形图图2无功检侧电路波形图第4期敖章洪等:功率检测电路的设计与仿真由图中可以看出，当电流落后于电压时，A31输式为:屿出电压的平均值为正.可以求出此时A31的平均电气=Kw1=,cosrp(2)压值:其中，Kw=汀3

6、9.设电流落后于电压的角度为Ip,A31输出电压为Vf1，以A相电压为参考量,A相电压为uA=3有功无功检测电路的仿真叽sing叻，则电流互感器得到的电流信号为21A=I,=sin(2动一P)，所取的电压信号为ua=z1AXR30根据上面的电路，对电路进行了仿真仿真所用=I.R3osin(2aft一讨，由于UCB超前于UA900，在的软件为Multisim,Multisim是一个完整的设计工一个周期内，有具系统，提供了一个非常大的元件数据库，并提供原理图输人接口、全部的数模Spice仿真功能、切fDL/Vf1一n1J(寥、一(2、一，)、:Veri比设计接口与仿真

7、功能、FPGA/CPLD综合、勺RF设计能力和后处理功能，还可以进行从原理图=言I=,R30sincp到PCB布线工具包(如:ElectronicsWorbench的=K=I,=sinp(1)Ultiboard)的无缝隙数据传输.所用的操作平台为其中，Kv一2}R30`.windows2000Professional系统.如果认为电网电压不变的话，那么就可认为这里设A相电压相位为零，A相电流超前电Vfl即代表了无功功率，只不过是幅值大小不同，可压300，经过电流互感器后的得到的电压信号大小以通过比例放大器使得VfI完全与无功功率相同，为3V,A相电压经过变压器后的

8、电压大小为