【正文】 ?3/2s i n ??? ??? tIi mc （ 14c） 利用式（ 1）和式（ 2）對上兩式進行變換，可得 ????????????????tcotUm ????ss in2uu （ 15） ? ?? ?????????????????????????tcotIm ss i n2ii （ 16） 式中 UUmm 232 ? ， IImm 232 ? 把式中（ 15）和式（ 16）代入式（ 7）中可得 ?s23m cop IU m? （ 17a） ?s in23m IU mp ? （ 17b） 令 2mUU ? 、 2mII ? 分別為相電壓和相電流的均方根值，得 ?s3U Icop ? （ 18） ?sin3UIq ? 7 從式（ 18）中可以看出，在三相電壓和電流均為正弦波時， p、 q 為常數(shù)，且其值和按傳統(tǒng)理論算出的有功功率 p 和無功功率 q 完全相同。 定義 三相電路瞬時有功電流 ip 和瞬時無功電流 iq 分別為矢量 i 在矢量 u 及其法線上的投影，即 ?icosip ? （ 11a） ?isiniq ? （ 11b） 式中 ???iu ? 5 定義 α 、 β 相的瞬時無功電流 ii qq ?? 、 （瞬時有功電流 ii qq ?? 、 ），為三相電路瞬時無功電流 iq （瞬時有功電流 ip ）分別在（ α 、 β ）軸上的投影 ，即 瞬時有功電流的 α 分量 puco uu uiuii pupap 22s????????? （ 12a） 瞬時有功電流的 β 分量 pun uuuiuiipupp 22si????? ? ???? （ 12b） 瞬時無功電流的 α 分量 qun uuuiuiiquq 22q si????? ? ???? （ 12c） 瞬時無功電流的 β 分量 qu uu uiuii quq 22q c os ?? ??? ? ???? （ 12d） 傳統(tǒng)意義上的有功功率、無功功率等是在平均值基礎(chǔ)上定義的，而瞬時無功功率理論中的概念，都是在瞬時值的基礎(chǔ)上定義的。 由式（ 7）可得 ????????????????????????????????????????????????qpqp222222221uuuuuuuuuuuuuuuuii?????????????????? （ 10） 由此可將 i? 和 i? 作出含有 p、 q 項的分解。為了分析問題方便，把他們變換到 α – β 兩相正交的坐標(biāo)系上，經(jīng)變換可以得到 α 、β 兩相瞬時電壓 uu ??、 和兩相瞬時電流 ii ??、 ，即 ???????????????????uuuuucba32C?? （ 1） ???????????????????iiiiicba32C?? （ 2） 式中 ?????????????23230212113232C 3 在如圖（ 1）所示 α – β 平面上，矢量 uu ??、 和 ii ??、 分別可以合成為（旋轉(zhuǎn)）電壓矢量 u 和電流矢量 i（實際上矢量 uu ??、 和 ii ??、 分別為 u 和 i 在 α 軸和 β 軸的投影），即 ??? uuuu ???? U （ 3） ??? iiii ???? I （ 4） 式中 U、 I──── 矢量 u、 i 的模； ?u 、 ?i 分別為矢量 u、 i 的幅角。此方法在工程應(yīng)用中受到極大的關(guān)注。 2 2 瞬時無功功率理論 三相電路瞬時無功功率理論由 、 和 Akagi（赤木泰文）等先后提出，隨后得到廣泛深入研究并逐漸完善。通過對其使用范圍以及優(yōu)點的比較，決定使用霍爾傳感器來收集電壓、電流。 第二部分主要講的是霍爾傳感器的相關(guān)知識。如此一來，為我們選擇基于霍爾變換的計算方法提供了強有力的理論支持。 第一部分主要講的是關(guān)于有功功率，無功功率和功率因數(shù)的計算方法。例如：在冶金工業(yè)、化工 生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、 機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中， 電能是人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中的重要能源之一，在現(xiàn)代社會中起著越來越重要的作用，而電壓、電 流是其中最關(guān)鍵的兩個因素， 是否準確的測量電壓、電流對我們的生活和生產(chǎn)有著至關(guān)重要的影響，特別是電工和電力系統(tǒng)等領(lǐng)域經(jīng)常要對交流電量進行采樣測試以了解工作電壓或整個電網(wǎng)的工作情況。 followed by an overview of the Hall sensor works and technical specifications of the work。由于本人能力有限沒能很好的完成軟件部分的設(shè)計以及仿真，這成為本次設(shè)計的一個很大的遺憾。 山東理工大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 基于單片機的電量檢測設(shè)計（一） 專業(yè)班級級： 學(xué)生姓名名： 學(xué) 號 號： 指導(dǎo)教師師： 起止日期期： I 摘要 隨著電力系統(tǒng)電量的日益擴大和電壓運行等級的不斷提高，傳統(tǒng)的電量檢測系統(tǒng)暴露出越來越多的缺點，難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)向自動化、數(shù)字化發(fā)展的需要。 本文首先系統(tǒng)的闡述 瞬時無功功率理論 計算方法，其中由 瞬時有功功率和無功功率、瞬時有功電流和無功電流 和瞬時無功功率理論和傳統(tǒng)功率理論比較三部分組成； 其次 概述了霍爾傳感器的工作原理和各項工作技術(shù)指標(biāo)；最后，簡單介紹本次設(shè)計硬件系統(tǒng)的設(shè)計方案，其中包括控制電路、單片機 AT89C51的選擇、 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、獨立式按鍵鍵盤輸入部分、 LED 靜態(tài)顯示部分方面的設(shè)計。 關(guān)鍵詞 瞬時無功功率理論 霍爾傳感器 AT89C51 ADC0809 II Summary With the growing electricity power system and the increasing level voltage operation, the traditional power detection system exposes more and more shortings, it is difficult to meet the modern grid automation, digitization development needs. This article first systematic exposition of the instantaneous reactive power theory calculation method in which the instantaneous active and reactive power, the instantaneous active current and reactive current and instantaneous reactive power theory and the traditional theory of parative power of three parts。 Finally, a brief introduction of this design of the hardware system design, which includes a control circuit, chip microputer AT89C51 choice, ADC0809 analogdigital conversion part, standkey keyboard input section, LED static display some aspects of the design. Since I could not very well limited ability to plete the software part of the design and simulation, which became this design a lot of regret. Keywords Instantaneous reactive power theory Hall sensor AT89C51 ADC0809 III 目錄 中文摘要 …………………………………………………… I 英文摘要 …………………………………………………… II 1 緒論…… …………………………………………………… 1 2 瞬時無功功率理論……………………………………… 2 …………………………… 2 …………………………… 4 …………… 5 3 霍爾 電量傳感器 …………………………………………… 7 概述 ……………………………………………… 7 霍爾 電量傳感器的工作原理 ……………………… 8 霍爾傳感器的優(yōu)點 ………………………………… 9 4 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 ………………………………………… 9 硬件框圖 …………………………………………… 9 控制電路的設(shè)計 …………………………………… 10 單片機的選擇 …………………………… 10 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計 ……………………… 11 鍵盤輸入部分 …………………………………… 12 LED 的 靜態(tài) 顯示方式 …………………………… 12 5 參考文獻 ……………………………………………… 12 IV 6 結(jié)束語 ……………………………………………… 13 7 致謝 ……………………………………………… 13 8 設(shè)計總結(jié) ……………………… ……………………… 15 1 1 緒論 近二十年來，以計算機科學(xué)，信息學(xué)，生命科學(xué)為代表的各 門 新 興 學(xué) 科 的 迅 猛 發(fā)展，極大限度的刺激了全球經(jīng)濟的發(fā)展，在現(xiàn)代化的工業(yè)生 產(chǎn) 中，電流、電壓、溫 度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。 本文的主要內(nèi)容是基于單片機的電量檢測，共由三部分組成。這一部分系統(tǒng)的闡述如何推導(dǎo)計算方法，以及與傳統(tǒng)計算方法之間的差異，最后通過數(shù)學(xué)方法的變換，計算得出與傳統(tǒng)的計算理論相比，其結(jié)果是一樣的。同時在我們選擇這種方法時，運用單片機進行模擬測量時可以很大程度節(jié)約時間，同時符合計 算機語言的要求。這一部分比較全面的介紹了霍爾傳感器的工作原理、分類以及其優(yōu)點。 第三部分主要講硬件系統(tǒng)方面的的設(shè)計，包括單片機的選擇、獨立式按鍵鍵盤以及靜態(tài) LED 顯示等等。該理論突破了傳統(tǒng)的以平均值為基礎(chǔ)的功率定義，系統(tǒng)的定義了瞬時無功功率、瞬時有功 功率等瞬時量，以該理論為基礎(chǔ)，可以得出用于有源電力補償器的諧波和無功電流實時檢測方法。 該三相平衡電路各項電壓電流的瞬時值分