[发明专利]电流积分型功率检测装置及功率检测模块

说明书

技术领域

本发明涉及交流功率监测领域，特别涉及对电流为非正弦波形的负载功率进行精确检测的电流积分型功率检测装置及功率检测模块。

背景技术

功率是衡量负载是否正常工作的一个标准，在工业控制、智能家庭、智能楼宇、智能交通等领域中，经常会对交流功率进行测量和监测。例如，家庭中的智能开关产品中，通过监测负载功率的方式来实现用电产品的联动控制；又如，智能楼宇中，通过监测负载功率的方式来实现功率超高限报警。诸如此类的应用非常广泛。而当负载接有交流电源时，因通过负载的电流为交流电，所以通常需要先计算出交流电流的有效值，然后再由有效值来测出负载消耗的功率。而现有技术中测量交流电流的有效值常采用方式是：

第一，首先检测出交流电流的峰值，再通过交流电流的峰值并结合交流电的波形计算出交流电流的有效值。对于纯阻性负载，如白炽灯，这种方法得到的结果是比较准确的。但对于非纯阻性负载，如电视机、节能灯等，负载吸入的交流电流不是正弦波形，该电流在每一个正弦周期的若干时间段内很强，而在其它时间段内很弱甚至为零。在这种情况下，无法通过电流峰值准确的计算其有效值及负载功率，精度非常差，最大能有40～50％的测量误差。

第二，采用单片机对交流负载的采样电压、电流进行计算，并计算出其功率。如国家专利局申请号为200420055057.3的专利公开了一种交流电有效值测量仪，由PIC12F629型单片机、电阻、电容以及显示器构成。此交流电有效值测量仪以PIC12F629单片机为核心，利用比较器，定时/计数器等单片机内部资源以及自动可调的参考电压构造新颖的测量方法，实现对正弦交流电输入波形的数据实时采集。其通过测量出交流电某一时刻的电压作为参考电压，并结合从参考电压之后一段时间的波形，计算出交流电的有效值。此交流电有效值测量仪不仅能测量正弦交流信号的电压和电流，而且能测量其功率和频率，是一种真正的小型化、精简式交流电有效值测量仪。但其仍然必须依托交流电的正弦波形来进行计算有效值。因此当负载为非纯阻性负载时，此交流电有效值测量仪所测量出来的电压有效值仍会缺乏精确性。并且，此交流电有效值测量仪因采用了单片机等精密仪器，因此具有很高的成本，并是适合于一般的家庭电器使用。

综上所述，现有的交流负载功率的检测方式具有精确性差、成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流积分型功率检测装置，以解决现有技术中，交流负载功率的检测方式精确性差、成本高的问题。

本发明的另一目的是提供一种功率检测模块，以解决现有技术中，交流负载功率的检测方式精确性差、成本高的问题。

本发明提出一种电流积分型功率检测装置，用以对一交流负载的功率进行检测，其包括电流采样电阻以及功率检测模块。电流采样电阻串接在交流负载的电路回路中，用以根据其上与流过交流负载上的电流波形一致、相位相同的交流电流，采样出电流采样电阻两端且与交流负载上的交流电压成正比的采样电压。功率检测模块与电流采样电阻并联，用以根据电流采样电阻上的采样电压，实现对交流负载所消耗的功率的精确检测。其中，功率检测模块又包括滤波电路、压控电流源、恒流源、积分电容以及滞回比较器。滤波电路与电流采样电阻并联，用以滤除采样电压的负半周波形。压控电流源连接至滤波电路，用以根据被滤除负半周波形的采样电压形成放电电流/充电电流。恒流源，用以提供充电电流/放电电流。积分电容分别与压控电流源及恒流源相连，用以接受压控电流源的放电电流与恒流源的充电电流，或接受压控电流源的充电电流与恒流源的放电电流，并形成检测电压。滞回比较器连接至积分电容，用以根据积分电容上的检测电压的大小，实现对交流负载所消耗的功率进行检测，并输出表示交流负载功率大小的输出电压。

依照本发明较佳实施例所述的电流积分型功率检测装置，滤波电路包括二极管，其阳极接地，其阴极连接至电流采样电阻，且其阴极作为滤波电路的输出端。

依照本发明较佳实施例所述的电流积分型功率检测装置，压控电流源包括第二运算放大器以及第一三极管。第二运算放大器的正向输入端连接至滤波电路的输出端，其输出端连接至第一三极管的基极，其反向输入端连接至第一三极管的发射极。第一三极管的发射极经过第三电阻后接地，第一三极管的集电极连接至积分电容。