無(wú)功電能的測(cè)量方法有很多，在不含諧波的情況下，目前的測(cè)量方法均可以正確計(jì)量無(wú)功電能，但是在諧波情況下會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。
1.電磁型跨相90℃無(wú)功電能計(jì)算法
可以通過(guò)改變有功電能表內(nèi)部的接線方式實(shí)現(xiàn)跨相90°無(wú)功電能的測(cè)量。但是，利用三元件跨相法測(cè)量無(wú)功電能在三相完全不對(duì)稱情況下會(huì)產(chǎn)生附加誤差；在電壓或電流波形畸變時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加誤差。
2.電子型移相90°無(wú)功電能計(jì)算法
對(duì)電壓或電流基波移相90°后進(jìn)行積分運(yùn)算，可以得到無(wú)功功率，進(jìn)而得到無(wú)功電能。將三個(gè)這樣的無(wú)功電能測(cè)量單元按三相四線有功計(jì)量相同的方式接線，就可以測(cè)量三相四線 電路的無(wú)功電能；將兩個(gè)這樣的無(wú)功電能測(cè)量單元按三相三線有功計(jì)量和相同的方式接線，就可以測(cè)量三相三線電路的無(wú)功電能。
但是，這種測(cè)量方法在電壓或電流波形畸變時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加誤差。
3.功率三角形無(wú)功電能計(jì)算法
在電能表中，被測(cè)的電壓和電流采樣后可以計(jì)算出視在功率和有功功率，然后根據(jù)功率三角形，即可得到無(wú)功功率，進(jìn)而得到無(wú)功電能值。但是，在電壓或電流波形畸變時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加誤差。
IEC推薦這種算法。
4.真無(wú)功電能計(jì)算法
根據(jù)IEEE對(duì)無(wú)功功率的定義，無(wú)功功率為每次諧波分M無(wú)功功率的總和。因此，為了計(jì)算出無(wú)功功率或無(wú)功電能，必須先進(jìn)行諧波分析，數(shù)據(jù)處理器DSP的計(jì)算能力強(qiáng)，要求處理速度很高，實(shí)現(xiàn)的成本較高。
小提示：IEC與IEEE：IEC為國(guó)際電工委員會(huì)；IEEE為美國(guó)電氣及電子工程學(xué)會(huì)。
電子式電能表是在數(shù)字功率表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它采用乘法器實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的測(cè)量，其工作原理如圖所示。被測(cè)高電壓u、大電流i經(jīng)電壓變換器和電流變換器轉(zhuǎn)換后送至乘法器M，乘法器M完成電壓和電流瞬時(shí)值相乘，輸出一個(gè)與—段時(shí)間內(nèi)的平均功率成正比的直流電壓U0，后再利用電壓/頻率轉(zhuǎn)換器，U0被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖頻率f0，即得到f0正比于平均功率，將該頻率分頻，并通過(guò)一段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，顯示出相應(yīng)的電能。
全電子式電能表的工作原理
由電子式電能表的測(cè)量原理可以看出電子計(jì)量模塊從結(jié)構(gòu)功能上可以分為以下三個(gè)部分：
第一部分：電壓、電流輸入回路，是將被測(cè)功率的電壓和電流分別通過(guò)分壓器和變換為適合于電子式電能表乘法器所需要的小電壓送至乘法器。
第二部分：乘法器。乘法器是用來(lái)完成兩個(gè)電量(如電壓、電流)相乘運(yùn)算的器件。由全電子式電能表工作原理可以看出，乘法器是全電子式電能表的核心，它的準(zhǔn)確度直接影響著電能表的準(zhǔn)確度。根據(jù)所采用乘法器的不同，可以將全電子式電能表做進(jìn)—步劃分。乘法器主要有模擬乘法器和數(shù)字乘法器兩大類。模擬乘法器又有晶體管陣列平方乘法器、熱偶乘法器、對(duì)數(shù)—反對(duì)數(shù)型乘法器、可變跨導(dǎo)型乘法器、雙斜積分乘法器、霍爾效應(yīng)乘法器、時(shí)分割乘法器等多種。數(shù)字乘法器則是以微處理器為核心，采用A/D轉(zhuǎn)換器將電壓和電流進(jìn)行數(shù)字化相乘。
第三部分：變換器也稱電壓—頻率轉(zhuǎn)換電路。因乘法器輸出的是一個(gè)模擬量(直流電壓)，用電壓表(數(shù)字式表)測(cè)量這個(gè)電壓，用功率單位(W或KW)表示的測(cè)量結(jié)果就是功率值。測(cè)量電能則需將這個(gè)電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖數(shù)，在一段時(shí)間內(nèi)所累計(jì)的脈沖數(shù)，才是要測(cè)的電能量。
電子式電能表誕生在20世紀(jì)40年代，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前的電子式電能表不管是精度上，性能上，還是生產(chǎn)工藝及價(jià)格上都有很大幅度的提升。電子式電能表作為一款常用的儀器，出現(xiàn)在人們的視線之中自然是多的，今天重點(diǎn)是介紹它們的組成：
電子式電能表是指以模擬乘法器或數(shù)字乘法器等形式為核心器件，應(yīng)用微電子技術(shù)，A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)和脈沖數(shù)字技術(shù)作為工作基礎(chǔ)，將被測(cè)電能量變成脈沖量或數(shù)字量，并直接顯示電能的電能表。電子式電能表通常由電能測(cè)量部分、工作電源部分、計(jì)數(shù)顯示部分、中央處理部分，輸出及通信部分、外殼及接線端子部分等組成（以下重點(diǎn)介紹其中部分）
1.電能測(cè)量部分
電能測(cè)量部分包括輸入級(jí)、乘法器和轉(zhuǎn)換器。電能測(cè)量部分接收被測(cè)交流電壓、電流信號(hào)，將其運(yùn)算后得到相乘的電功率信號(hào)，電子式電能表的精度和穩(wěn)定性的主要性能就由此部分決定。
2.工作電源部分
工作電源部分是將輸入的電壓降壓、整流、濾波、穩(wěn)定后得直流低電壓，供給電能表內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的電路。
電子式電能表工作電源常用的三種實(shí)現(xiàn)方式是：工頻電源，即變壓器降壓電源；阻容電源，即電阻和電容降壓電源；開(kāi)關(guān)電源。
3.計(jì)數(shù)顯示部分
計(jì)數(shù)顯示部分將電能量及其它信息記錄并顯示出來(lái)。
(1)計(jì)數(shù)器：用來(lái)存儲(chǔ)內(nèi)容的裝置稱為計(jì)數(shù)器，其作用是記錄脈沖數(shù)，累計(jì)電能，完成積分運(yùn)算。
(2)顯示器：用來(lái)顯示存儲(chǔ)內(nèi)容的裝置稱為顯示器。顯示器的作用是利用電子器件顯示 電能表所測(cè)量電能量和其它電參數(shù)。
4.中央處理部分
中央處理部分接受部分輸出的電功率信號(hào)，計(jì)算出各種所需的電量，如有功電量、復(fù)費(fèi)率電量、最大需量等，并且具有管理、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等部件。
中央處理部分一般由單片微型計(jì)算機(jī)或嵌入式計(jì)算機(jī)構(gòu)成其核心。
單片機(jī)由中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器，只讀存儲(chǔ)器，I/O接口電路，定吋器/計(jì)數(shù)器以及串行通信接口等功能部件組成。一般構(gòu)成單片機(jī)的集成電路為超大規(guī)模集成電路。
5.主要組成部分及作用
(1)計(jì)量芯片，可將輸入的電壓和電流按比例轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)輸出。
(2)錳銅片分流器，用于將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
(3)電流匹配電路，用于調(diào)整相位誤差。
(4)脈沖計(jì)度器，累計(jì)并顯示測(cè)量芯片發(fā)出的電能脈沖。
(5)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，將被測(cè)電壓分壓，成為測(cè)量芯片能處理的低電壓。
(6)電容降壓穩(wěn)壓電路，為電能表電路提供工作電壓。
(7)脈沖指示，提供電能表的脈沖指示信號(hào)。
(8)光電耦合脈沖輸出電路，提供一個(gè)脈沖輸出觸點(diǎn)，供外部測(cè)試檢定使用。
(9)晶振電路，提供給測(cè)量芯片內(nèi)部數(shù)字電路部分使用。
(10)外殼和接線端子盒，供接線和保護(hù)內(nèi)部電路使用。
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