变频家电单相电源输入有功功率测量电路及方法技术

本发明专利技术涉及一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路及方法，测量电路包括电压传感器、电流传感器、电压调幅电路以及电流调幅电路；电压调幅电路的输入端连接电压传感器，输出端连接变频驱动控制芯片；电流调幅电路的输入端连接电流传感器，输出端连接变频驱动控制芯片；并外接有功功率仪测量有功功率。测量方法包括：变频驱动控制芯片实时测量电源输入的电压、电流有效值，计算出视在功率；根据视在功率计算出有功功率P。本发明专利技术通过产品出厂前或维修电压、电流测量电路后进行视在功率与有功功率的标定处理，不需要专门的有功功率芯片或其他功率芯片测量单相电源输入的有功功率，测量方便，精确度高，降低成本。

Input Active Power Measurement Circuit and Method of Single-Phase Power Supply for Inverter Household Appliances

The invention relates to an input active power measurement circuit and method of a single-phase power supply for frequency conversion household appliances, which comprises a voltage sensor, a current sensor, a voltage amplitude modulation circuit and a current amplitude modulation circuit; a voltage sensor is connected at the input end of the voltage amplitude modulation circuit, a frequency conversion drive control chip is connected at the output end; and a current sensor is connected at the input end of the current amplitude modulation circuit, and an output end is connected at the output end. It is connected with frequency conversion drive control chip and external active power meter to measure active power. The measurement methods include: real-time measurement of the input voltage and current RMS of power supply by frequency conversion drive control chip, calculation of apparent power, and calculation of active power P according to apparent power. The invention calibrates the apparent power and active power before leaving the factory or after repairing the voltage and current measuring circuit. It does not need a special active power chip or other power chip to measure the active power input of single-phase power supply. The measurement is convenient, the accuracy is high and the cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】
变频家电单相电源输入有功功率测量电路及方法
本专利技术属于电子
，尤其涉及一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路及方法。
技术介绍
在变频家电产品中，云端或远程控制端经常需要知道变频家电运行的有功功率，这样需要变频家电向远程控制端或云端提供有功功率。由于变频家电工作中的有功功率不是一个恒定值，它随被控对象的工作频率而不同。同时，功率因数也随工作频率而不同。目前的变频家电中或者不能实时测量有功功率，或者普遍采用额外的有功功率检测芯片来检测有功功率或电量，外设测量电路的测量方式虽然简单易实现有功功率的测量，但需要增加专用芯片，成本高，产品竞争力差。在变频家电中，因变频驱动的控制芯片普遍采用32位ARM芯片或32/64位MCU芯片，并且芯片ADC口较多，位数通常都是12位及以上。因此，有必要考虑针对变频家电驱动控制芯片硬件及软件处理能力富余的特点，以及外设功率监测芯片存在的缺陷，设计一种检测单相交流电源的输入有功功率的测量方法，实现变频家电有功功率的实时测量。
技术实现思路
本专利技术在上述不足的基础上提供了一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路及方法，采用产品出厂前或维修电压、电流测量电路后进行视在功率与有功功率的标定处理，变频驱动控制芯片实时检测视在功率，并计算有功功率，不需要专门的有功功率芯片测量单相电源输入的有功功率。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路，包括变频驱动控制芯片，其特征在于，还包括电压传感器、电流传感器、电压调幅电路以及电流调幅电路；所述电压调幅电路的输入端连接电压传感器，输出端连接变频驱动控制芯片；电压传感器采集电源电压信号经电压调幅电路由双极性转换为单极性，输出单相电源电压信号至变频驱动控制芯片；所述电流调幅电路的输入端连接电流传感器，输出端连接变频驱动控制芯片；电流传感器采集电源电流信号经电流调幅电路由双极性转换为单极性，输出单相电源电流信号至变频驱动控制芯片。优选的，所述电压传感器与电压调幅电路之间进一步串联第一低通滤波电路；电流传感器与电流调幅电路之间进一步串联第二低通滤波电路。优选的，所述电压调幅电路以及电流调幅电路采用放大倍数为1的一级放大电路。优选的，测量电路还包括至少一个单相有功功率仪，所述单相有功功率仪采用二进二出式接线方式，第二、三接线端子连接火线，第一接线端子连接零线，第四接线端子接入电流传感器输入端。优选的，所述变频驱动控制芯片与单相有功功率仪之间串联通信接口适配器。优选的，所述变频驱动控制芯片设有外接存储器。一种变频家电单相电源输入有功功率测量方法，采用所述的测量电路，包括以下步骤：S1：变频驱动控制芯片实时测量电源输入的电压U、电流有效值I、功率因数并计算出视在功率S；S2：根据视在功率S计算出有功功率P。优选的，根据视在功率计算有功功率的方法为：S3：单相有功功率仪测量所需功率范围内的各点有功功率，建立所需功率范围内的视在功率与有功功率对应关系表；S4：查询视在功率与有功功率对应关系表获得所需的有功功率P。优选的，还包括变频驱动控制芯片启动测量输入的视在功率S时同步发送通信命令至有功功率仪测量有功功率P，变频驱动控制芯片实时进行功率因数校正。优选的，进一步包括以下步骤：ss1:变频驱动控制芯片在各个功率段测量并获得每个段的各点视在功率与有功功率后，对该功率段的有功功率和视在功率进行线性化处理，构成线性计算公式，同时记录该功率段的功率范围；ss2：判断线性计算公式与实际功率曲线在各段功率中的线性误差是否能满足测量精度的要求；若是，按照线性计算公式由视在功率S计算出有功功率P；若否，将各段功率曲线根据精度要求分成多个直线小段，使各个直线小段与功率曲线的最大线性误差都能满足测量精度的要求，对各个直线小段有功功率和视在功率进行线性化处理，获得各个直线小段相应的线性计算公式，按照线性化公式由视在功率S计算出相应的有功功率P。优选的，假设任意一个满足精度要求的功率段或直线小段的左端点为(Sm，Pm)，右端点为(Sn，Pn)，则任意一点(Si，Pi)满足线性计算公式：其中，(Si，Pi)为任意点的视在功率与有功功率，即测量电源输入电压、电流有效值(U，I)，计算获得视在功率Si后，通过线性计算公式计算出此时的有功功率Pi。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术提供了一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路及方法，采用产品出厂前或维修电压、电流测量电路后进行视在功率与有功功率的标定处理，使用变频家电的变频驱动控制芯片实时检测单相电源输入电压、电流的有效值，获得单相电源输入视在功率。并外加高精度级别的单相有功功率仪进行所需功率范围内各点功率有功功率测量，获得所需功率范围内的视在功率与有功功率表对应关系表。本专利技术不需要专门的有功功率芯片或其他功率芯片来测量变频家电单相电源输入的有功功率，测量方便，降低成本。附图说明图1为本专利技术的一个实施例的有功功率测量电路结构框图；图2为上述实施例中调幅电路的具体原理图；图3为调幅电路(电压调幅电路与电流调幅电路)中输入信号Ui的波形；图4为调幅电路(电压调幅电路与电流调幅电路)中输出信号Uo的波形；图5为本专利技术的另一个实施例的有功功率测量电路结构框图；图6为上述实施例的视在功率S与有功功率P的关系曲线；图7为本专利技术的第三个实施例的有功功率测量电路结构框图；图8a为不满足精度的下凹段功率曲线分段成满足精度的直线小段；图8b为不满足精度的上凸段功率曲线分段成满足精度的直线小段；图9为功率直线的线性公式推导图；其中，1-实际功率曲线，2-满足精度要求的整段功率直线，3-不满足精度的分段直线，4、单相有功功率仪。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的描述。本专利技术提供了一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路及方法，可以应用于变频家电的有功功率的实时测量，以变频驱动控制的ARM芯片为例讨论，32/64位MCU原理同ARM芯片。参考图1、图2所示，图1为本专利技术的一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路，变频驱动控制芯片设有多个ADC口，还包括电压传感器、电流传感器、第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、电压调幅电路以及电流调幅电路，电压传感器连接第一低通滤波电路，第一低通滤波电路与电压调幅电路串联，电压调幅电路接入变频驱动控制芯片的一个ADC口；电流传感器连接第二低通滤波电路，第二低通滤波电路连接电流调幅电路，电流调幅电路接入变频驱动控制芯片的一个ADC口。电压传感器采集变频家电电源电压信息，电压传感器的输出电压信号经低通滤波后，经电压调幅电路由双极性转换为单极性，输出单相电源电压信号至ADC口；电流传感器采集变频家电电源电流信息，电流传感器的输出电流信号经低通滤波后，经电流调幅电路由双极性转换为单极性，输出单相电源电流信号至ADC口。具体的，本专利技术使用变频驱动控制的ARM芯片通过检测变频家电输入的单相电源电压U和电流I来获得变频家电的单相电源输入有功功率P。为了检测变频家电输入的单相电源电压和电流，在变频家电控制电路中增加电压传感器和电流传感器，变频家电输入的单相电源电压信号接入ARM的任意一个闲置的ADC口，如ADCn口；变频家电输入的单相电源电流信号接入ARM的任意一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路，包括变频驱动控制芯片，其特征在于，还包括电压传感器、电流传感器、电压调幅电路以及电流调幅电路；所述电压调幅电路的输入端连接电压传感器，输出端连接变频驱动控制芯片；电压传感器采集电源电压信号经电压调幅电路由双极性转换为单极性，输出单相电源电压信号至变频驱动控制芯片；所述电流调幅电路的输入端连接电流传感器，输出端连接变频驱动控制芯片；电流传感器采集电源电流信号经电流调幅电路由双极性转换为单极性，输出单相电源电流信号至变频驱动控制芯片。

【技术特征摘要】
1.一种变频家电单相电源输入有功功率测量电路，包括变频驱动控制芯片，其特征在于，还包括电压传感器、电流传感器、电压调幅电路以及电流调幅电路；所述电压调幅电路的输入端连接电压传感器，输出端连接变频驱动控制芯片；电压传感器采集电源电压信号经电压调幅电路由双极性转换为单极性，输出单相电源电压信号至变频驱动控制芯片；所述电流调幅电路的输入端连接电流传感器，输出端连接变频驱动控制芯片；电流传感器采集电源电流信号经电流调幅电路由双极性转换为单极性，输出单相电源电流信号至变频驱动控制芯片。2.根据权利要求1所述的变频家电单相电源输入有功功率测量电路，其特征在于，所述电压传感器与电压调幅电路之间进一步串联第一低通滤波电路；电流传感器与电流调幅电路之间进一步串联第二低通滤波电路。3.根据权利要求2所述的变频家电单相电源输入有功功率测量电路，其特征在于，所述电压调幅电路以及电流调幅电路采用放大倍数为1的一级放大电路。4.根据权利要求3所述的变频家电单相电源输入有功功率测量电路，其特征在于，测量电路还包括至少一个单相有功功率仪，所述单相有功功率仪采用二进二出式接线方式，第二、三接线端子连接火线，第一接线端子连接零线，第四接线端子接入电流传感器输入端。5.根据权利要求4所述的变频家电单相电源输入有功功率测量电路，其特征在于，所述变频驱动控制芯片与单相有功功率仪之间串联通信接口适配器。6.根据权利要求5所述的变频家电单相电源输入有功功率测量电路，其特征在于，所述变频驱动控制芯片设有外接存储器。7.一种变频家电单相电源输入有功功率测量方法，采用权利要求1-6所述的测量电路，其特征在于，包括以下步骤：S1：变频驱动控制芯片实时测量电源输入的电压U、电流有效值I、功率因数并计算出视在功率S；S2：根据视在功率S计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈坚波，
申请(专利权)人：海信广东空调有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44