單片機測量三相電網(wǎng)功率因數(shù)的接口電路分析

為了測量時間r，又為使測量的φ角的精度不受電網(wǎng)頻率（或周期T）的影響，采用圖所示的接口電路。

由變壓器TR取得的UCA線電壓信號和由電流互感器取得的線電流iB信號均由檢查器轉換成相應的方波信號。電壓方波信號經(jīng)G1門反相后，作為測量T/2脈寬的門控脈沖加至G3門輸入端，由“或非”門G2得到UCA與iB同時為負的正極性方波脈沖，作為測量時間r的門控脈沖加至G4門輸入端。計數(shù)脈沖是用8031的ALE脈沖四分頻后獲得的。因ALE脈沖頻率在8031執(zhí)行非MOVX類指令時是穩(wěn)定的，且為1／6×晶振頻率。因而可用8031內(nèi)部定時器／計數(shù)器T0和Tl對G3與G4門輸出脈沖進行計數(shù)。上述各點的波形及對應關系已經(jīng)表示于圖1中。

圖2中，8031的P3．0用來檢測UCA電壓過零點。當UCA從正到負過零點時，對應圖1中uc（即P3．0）由0變?yōu)?，兩個計數(shù)器T0、Tl同時開始計數(shù)；當UCA到了由負到正過零點時，uc則由1變0，計數(shù)器T0與Tl同時停止計數(shù)。設T0計數(shù)器計數(shù)值為N，T1計數(shù)器計數(shù)值為n，所測相角φ可按下式算出：

由8031很容易完成上述計算。若再進一步完成查表程序，則按φ角查正弦或余弦表，即可得功率因數(shù)cosφ。

程序框圖

程序流程見下圖。此處設計成子程序形式，執(zhí)行完成后，φ角的二進制整數(shù)在31H中，小數(shù)部分在30H中，符號在33H中：OOH表示阻性或感性；80H表示容性。φ角的十進制結果則在32H中。cosφ在34H、35H中。

開始執(zhí)行本程序時，不論UCA處于正半周，還是處于負半周，是否過零點，均可確保是從uCA由正變負過零點時開始計數(shù)，由負變正過零點時停止計數(shù)。