功率因数与无功电流的简便测量方法

无功补偿控制器需要测量功率因数与无功电流，常用的测量功率因数的方法是测量电压与电流的相位差，根据相位差计算出功率因数，再根据功率因数与和视在电流来计算出无功电流。通常测量电压过零与电流过零的时间差来作为相位差，因此必须同时测量电源的周期时间才能够计算相位差的角度。为了获得高精度的功率因数值，必须使用级数来进行计算，这就使得功率因数与无功电流的测量变得比较复杂。
　　这里提供一种测量功率因数与无功电流的简便方法，无需复杂的计算，测量十分简便，并且与电网频率无关。
　　我们都知道，视在电流可以分解为有功电流和无功电流，有功电流与电压同相位，无功电流与电压有90度的相位差，因此我们可以确定：在电压过零的时刻，有功电流的瞬时值为零，无功电流的瞬时值为峰值。也就是说，只要我们在电压为零的时刻对电流的瞬时值进行一次测量，就可以将无功电流的峰值确定出来，峰值确定以后，计算有效值就非常简单了。
　　同样的道理，我们还可以确定：在电压为峰值的时刻，无功电流的瞬时值为零，有功电流的瞬时值为峰值。也就是说，只要我们在电压为峰值的时刻对电流的瞬时值进行一次测量，就可以将有功电流的峰值确定出来。这里要说明一下，峰值时刻的确定比较难，因为峰值附近信号的变化比较平稳，较难确定准确的峰值点。为了提高测量精度，可以将电压信号通过一个积分器，由于积分器输出信号的相位滞后输入信号90度，因此积分器输出信号的过零点就是电压信号的峰值点，于是我们只要在积分器输出信号的过零时刻进行一次电流测量，就可以将有功电流的峰值确定出来。
　　通过上面的介绍，我们发现原来电压的过零时刻与峰值时刻具有重要意义，于是我们会自然而然地想到：电流的过零时刻与峰值时刻也应该具有重要意义。回答是肯定的。
　　如果我们在电流过零的时刻对电压的瞬时值进行一次测量，这个测得的电压瞬时值有什么意义呢?回答是：用这个电压瞬时值除以电压的峰值，所得的商就是相位差的正弦函数值。
　　同样的道理，我们还可以确定：在电流为峰值的时刻，对电压的瞬时值进行一次测量，用这个电压瞬时值除以电压的峰值，所得的商就是相位差的余弦函数值，也就是功率因数。
　　上面的测量方法与电网的频率无关，因此使用这种测量方法的测量仪表可以用于各种频率的系统中而不会出现误差。
　　上面的测量方法既可以用硬件的方法实现也可以用软件的方法实现，既可以实现数字量输出也可以实现模拟量输出。比如我们想要设计一个模拟量输出的无功电流指示仪表，只要使用一个在电压过零时刻对电流进行采样的采样保持器，那么采样保持器所保持的就是无功电流的峰值。