具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述采样电压，但这些采样电压不应限于这些术语。这些术语仅用来将通过不同采样模块获得的采样电压区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一采样电压也可以被称为第二采样电压，类似地，第二采样电压也可以被称为第一采样电压。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种功率检测电路，应用于供电系统，图2为根据本发明实施例的供电系统和功率检测电路的结构图，如图2所示，该供电系统包括：整流桥DB1，整流桥DB1中包括至少四个二极管，该四个二极管两两反向串联后，分别形成两个整流桥臂，两个桥臂并联设置在交流电源的火线端子AC-L和零线端子AC-N之间。第一整流桥臂的两个反向串联的二极管之间引出的线路为供电系统的正极母线P，第二整流桥臂的两个反向串联的二极管之间引出的线路为供电系统的负极母线GDN_DRIVE。交流输入电源AC经过整流桥DB1将正弦波的电流U0，整流成“馒头”波的直流电源DC，将交流电源AC输出的交流电经过整流桥DB1内的二极管整流，形成波形为“馒头”波的直流电源电压，即把0.7V以下的交流电压幅值，翻转到0.7V以上，输出至正极母线P和负极母线GND_DRIVE，作为功率因数校正电路PFC的输入电源，给逆变电路的用电设备侧供电。

功率检测电路包括：第一采样模块10，设置在供电系统的正极母线或者负极母线上，用于获得第一采样电压；第二采样模块20，设置在供电系统的正极母线P和负极母线GDN_DRIVE之间，用于将用电设备输入的实际电压分压后，获得第二采样电压；

功率计算模块30，其输入端分别连接第一采样模块10和第二采样模块20，用于根据第一采样电压U1计算实际电流I，根据第二采样电压U2获得实际电压U，并根据实际电流I、实际电压U、功率因数PF计算用电设备的功率。

本实施例的技术方案，通过设置第一采样模块，获取第一采样电压，设置第二采样模块，获取第二采样电压，通过功率计算模块，根据第一采样电压计算出实际电流，根据第二采样电压计算出实际电压，并且计算出功率因数，无需采样偏置电路，差分运算电路和电流传感器，简化了电路结构，降低了成本。

在本发明的其他实施例中，功率计算模块30还可以用于计算供电系统中的整流桥的热功率与用电设备的功率之和，获得总功率。

实施例2

本实施例提供另一种功率检测电路，图3为根据本发明另一实施例的供电系统和功率检测电路的结构图，由于功率计算模块30一般为芯片，其允许输入的最大电压较低(一般为3.3V)，为了控制第一采样电压，如图3所示，第一采样模块10包括：采样电阻RS1，设置在供电系统的正极母线P或者负极母线上；第一分压单元101，其第一端连接采样电阻RS1的第一端，其第二端连接第一电压源，其输出端连接运算放大器U16-B的同相输入端+；运算放大器U16-B，其反相输入端-通过第一电阻R1连接采样电阻RS1的第二端，其输出端连接功率计算模块30，用于输出第一采样电压U1；其中，第一采样电压U1等于采样电阻RS1两端的电压差；运算放大器U16-B的输出端还通过第二电阻R2连接运算放大器U16-B自身的反相输入端-。

第一分压单元101包括：串联设置的第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3连接所述采样电阻RS1的第一端，所述第四电阻R4连接所述第一电压源，所述第三电阻R3和所述第四电阻R4之间引出导线，作为所述第一分压单元的输出端，连接所述运算放大器U16-B的同相输入端+。

如上文所述，由于功率计算模块30一般为芯片，其允许输入的最大电压较低(一般为3.3V)，因此，为了控制第一采样电压U1，第一分压单元101中还包括：第一电容C1，并联设置在第四电阻R4的两端，用于限制第一分压单元101输出的电压的大小。

第一采样电压U1的波形不一定是平滑的，可能会出现锯齿或者尖峰，为了消除第一采样电压U1波形中的锯齿或者尖峰，第一采样模块10还包括：第五电阻R5，其第一端连接运算放大器U16-B的输出端；第二电容C2，其第一端连接第五电阻R5的第二端，其第二端连接供电系统的负极母线GND_DRIVE；

第五电阻R5和第二电容C2用于对第一采样电压U1进行滤波后，通过第五电阻R5和第二电容C2之间的导线输出。

由于实际电压较大，为了获得较小的第二采样电压，第二采样模块20包括：第二分压单元201，其第一端接入供电系统的正极母线P，其第二端接入所述供电系统的负极母线GND_DRIVE，其输出端连接功率计算模块30，用于输出第二采样电压至功率计算模块30。

具体地，第二分压单元201包括：串联设置的第六电阻R6和第七电阻R7，所述第六电阻R6连接所述供电系统的正极母线P，所述第七电阻R7连接所述供电系统的负极母线GND_DRIVE，第六电阻R6和所述第七电阻R7之间引出导线，作为第二分压单元201的输出端。需要说明的是，第六电阻R6和第七电阻R7可以为单个电阻，也可以通过多个小电阻串联构成，本发明不做具体限定。

为了进一步避免第二采样电压的值超出功率计算模块30允许输入的最大电压，第二采样模块20还包括：

同向串联的第一稳压单元D1和第二稳压单元D2，第一稳压单元D1连接第二电压源，第二稳压单元D2连接供电系统的负极母线GND_DRIVE，第一稳压单元D1和第二稳压单元D2之间引出导线，连接第二分压单元201的输出端，第一稳压单元D1和第二稳压单元D2用于控制第二分压单元201的输出电压，使其不超过功率计算模块30允许输入的最大电压，其中，第二电压源提供的电压值可以设置为功率计算模块30允许输入的最大电压。

第二采样电压U2的波形也不一定是平滑的，可能会出现锯齿或者尖峰，为了消除第二采样电压U2波形中的锯齿或者尖峰，第二采样模块20还包括：第八电阻R6，其第一端所述运算放大器U16-B的输出端；第三电容，其第一端连接所述第八电阻R6的第二端，其第二端连接所述供电系统的负极母线GND_DRIVE；

第八电阻R6和第三电容C3用于对第二采样电压U2进行滤波后，通过第八电阻R6和第三电容C3之间的导线输出。

在实际应用中，由于输入电流与输入电压的相位变化，功率因数可能会不准确，因此在本实施例中，上述功率检测电路还包括功率因数校正电路PFC，该功率因数校正电路PFC包括：电感L和升压二极管D3，电感L和升压二极管D3串联后，接入第二采样模块20与供电系统的正极母线P的连接点，与供电系统的正极母线端子之间；开关管Q，其第一端连接至电感L与升压二极管D3之间，其第二端连接至供电系统的负极母线GND_DRIVE。

实施例3

本实施例提供一种功率检测方法，应用于上述功率检测电路，图4为根据本发明实施例的功率检测方法的流程图，如图4所示，该方法包括：

S101，根据第一采样电压计算实际电流，根据第二采样电压计算实际电压。

由于计算功率需要获得实际电流和实际电压，而本申请的第一采样模块获得的是第一采样电压而并非电流，第二采样模块获得的是比实际电压小得多的第二采样电压，为了实现计算功率，需要根据第一采样电压计算实际电流，根据第二采样电压计算实际电压。

S102，根据供电系统的运行状态获取功率因数，并根据功率因数、实际电流、实际电压计算用电设备的功率。

其中，供电系统的运行状态包括：功率因数校正电路启用和功率因数校正电路未启用两种状态，针对上述两种状态，功率因数的计算方法不同。

本实施例的技术方案，首先根据第一采样电压计算实际电流，根据第二采样电压计算实际电压；然后根据供电系统的运行状态获取功率因数，并根据功率因数、实际电流、实际电压计算用电设备的功率。在采样过程中无需采样偏置电路，差分运算电路和电流传感器，简化了电路结构，降低了成本。

实施例4

本实例提供另一种功率检测方法，由于第一采样模块直接获得的是采样电阻两端的电压而不是电流，因此，为了实现计算功率，根据第一采样电压获取实际电流，包括：根据第一采样电压计算采样电流，其中，采样电流＝第一采样电压/采样电阻的阻值；又由于采样电流是实际电流按照第一预设比例缩小得到的，因此，还需要将采样电流按照第一预设比例进行放大，获得实际电流。而第二采样电压是根据实际电压按照第二预设比例分压得到的，因此，根据第二采样电压计算实际电压，包括：将第二采样电压第二预设比例进行放大，获得实际电压。

在获得了实际电流和实际电压之后，还需要根据供电系统的运行状态获取功率因数，并根据所述功率因数、所述实际电流、所述实际电压计算用电设备的功率，具体包括：判断功率因数校正电路是否启用；如果是，则根据第一采样电压和第二采样电压计算功率因数，并根据电源频率确定功率计算次数；根据功率因数、功率计算次数，计算各次功率计算结果之和，获得用电设备的功率；如果否，则获预设功率因数，计算预设功率因数与实际电压以及所述实际电流的乘积，获得用电设备的功率。

图5为根据本发明实施例的功率因数的计算流程图，如图5所示，根据所述第一采样电压和所述第二采样电压计算功率因数，包括：

根据第一电压阈值|u1|和第一相位角∠u1确定第一采样电压的截取时刻T1；根据第二电压阈值|u2|和第二电压相位角∠u2确定第二采样电压的截取时刻T2；获取第一采样电压的截取时刻T1和第第二采样电压的截取时刻T2的时间差ΔT；根据时间ΔT差获取第二采样电压和第一采样电压的相位差θ，并计算相位差的余弦值cosθ；对第一采样电压U1进行傅立叶展开，计算各次谐波含量值THD后，并求和，求和公式为其中，为第n次谐波含量值；计算相位差的余弦值cosθ与各次谐波含量之和的乘积，获得功率因数PF。

为了保证无论电源频率是第一频率和还是第二频率，本方法均适用，根据电源频率确定功率计算次数，包括：确定电源系统的第一频率和第二频率；计算第一频率和所述第二频率的公倍数，作为功率计算次数。例如，电源频率可以为50Hz或者60Hz，则确定50和60的公倍数，优选为最小公倍数300为功率计算次数，计算用电设备的功率，用电设备的其中，n代表计算的次数，在本实施例中，每两次计算的时间间隔200us。

由于供电系统中还包括整流桥，为保证功率计算值的精确性，根据供电系统的运行状态获取功率因数，并根据功率因数、实际电流、实际电压计算用电设备的功率之后，上述方法还包括：计算供电系统中的整流桥的热功率；计算所述整流桥的热功率与所述用电设备之和，获得总功率。计算供电系统中的整流桥的热功率，所依据的公式为：P1＝r(t)×I²；其中，P1为所述整流桥的热功率，r(t)为所述整流桥的电阻随时间的变化函数，I为所述实际电流。获得总功率之后，还可以根据总功率和用电时间计算用电设备的用电量。

实施例5

本实施例提供一种功率检测电路，应用于供电系统，如上文中提及的图3中所示，该供电系统包括：整流桥DB1，整流桥DB1中包括至少四个二极管，该四个二极管两两反向串联后，分别形成两个整流桥臂，两个桥臂并联设置在交流电源的火线端子AC-L和零线端子AC-N之间。第一整流桥臂的两个反向串联的二极管之间引出的线路为供电系统的正极母线P，第二整流桥臂的两个反向串联的二极管之间引出的线路为供电系统的负极母线GDN_DRIVE。交流输入电源AC经过整流桥DB1将正弦波的电流U0，整流成“馒头”波的直流电源DC，将交流电源AC输出的交流电经过整流桥DB1内的二极管整流，形成波形为“馒头”波的直流电源电压，即把0.7V以下的交流电压幅值，翻转到0.7V以上，输出至正极母线P和负极母线GND_DRIVE，作为功率因数校正电路PFC的输入电源，给逆变电路的用电设备侧供电。

如图3所示，上述功率检测电路包括第一采样模块10，从负极母线GND_DRIVE端采集第一电压，获取实际电流I。第一采样模块10包括采样电阻RS1，串接于负极母线GND_DRIVE上，还包括第一电阻R1R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和运算放大器U16-B，第三电阻R3的第一端连接采样电阻RS1的第一端，第二端连接第四电阻R4，第四电阻R4的另一端连接第一电压源，第三电阻R3与第四电阻R4之间的导线连接运算放大器U16-B的同相输入端+，运算放大器U16-B的反相输入端-通过第一电阻R1连接采样电阻RS1的第二端，输出端连接功率计算模块30，还通过第二电阻R2连接自身的反相输入端-，运算放大器U16-B输出的第一采样电压U1经过第五电阻R5和第一电容C1低通滤波后输出至功率计算模块30。省去常规电路的1.65V的采样偏置电路，差分运算电路和电流传感器。

如图3所示，上述功率检测模块还包括第二采样模块20，第二采样模块20包括第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6和第七电阻R7串联后，一端接于入正极母线P，另一端接入负极母线GND_DRIVE。第六电阻R6和第七电阻R7输出第二采样电压U2，经过第八电阻R8和第三电容C3低通滤波后，输出至功率计算模块30，需要说明的是，第六电阻R6和第七电阻R7可以为单个电阻，也可以通过多个小电阻串联构成，本发明不做具体限定。

为了保证第二采样电压U2不超过功率计算模块30的允许输入的最大电压(例如3.3V)，同向串联的第一稳压单元D1和第二稳压单元D2，第一稳压单元D1连接第二电压源(令第二电压源提供的电压等于功率计算模块30的允许输入的最大电压)，第二稳压单元D2连接负极母线GND_DRIVE，第一稳压单元D1和第二稳压单元D2之间引出导线，连接至第六电阻R6和第七电阻R7之间，第一稳压单元D1和第二稳压单元D2用于通过钳位作用，控制第二采样电压的大小不超过功率计算模块30的允许输入的最大电压。

本实施例的功率检测电路，采用对输入电源的直流DC侧电压和电流采样，可实现电路简单，元器件少，成本低，可靠性高的精益设计要求。

本实施例还提供另一种功率检测方法，图6为根据本发明另一实施例的功率检测方法的流程图，如图6所示，该方法包括：

S1，根据第一采样电压U1和第二采样电压U2，折算实际电流I和实际电压U。

例如：采样的电流I1＝实际电流I*第一采样系数K1，则实际电流I＝采样电流I1/第一采样系数K1；采样电流I1＝第一采样电压U1/采样电阻RS1的阻值，其中，K1由第一电阻R1，第二电阻R2、第三电阻R3以及第三电阻R4的阻值决定，可以设置为0.06；第二采样电压U2＝实际电压U*第二采样系数K2，则实际电压U＝第二采样电压U2/第二采样系数K2，其中，K2由第六电阻R6和第七电阻R7的阻决定，K2可以等于0.0055，在具体实施是，需确保第一次采样电压U1和第二采样电压小于3.3V。

S2，计算供电系统中的整流桥的热功率。

在本实施例中，由于存在整流桥，需要进行输入功率计算补偿，计算供电系统中的整流桥的热功率，所依据的公式为：P1＝r(t)×I²；其中，P1为所述整流桥的热功率，r(t)为所述整流桥的电阻随时间的变化函数，I为所述实际电流。

S3，判断功率检测电路中的功率因数校正电路PFC是否启用；如果是，则执行步骤S4，如果否，则执行步骤S6。

S4，根据实际电压和实际电流计算功率因数PF。

如上文中提及的图5所示，将第一采样电压U1和第二采样电压U2输入功率计算模块后，根据第一电压阈值|u1|和第一相位角∠u1确定第一采样电压的截取时刻T1；根据第二电压阈值|u2|和第二电压相位角∠u2确定第二采样电压的截取时刻T2；获取第一采样电压的截取时刻T1和第第二采样电压的截取时刻T2的时间差ΔT；根据时间ΔT差获取第二采样电压和第一采样电压的相位差θ，并计算相位差的余弦值cosθ；对第一采样电压U1进行傅立叶展开，计算各次谐波含量值THD后，并求和，求和公式为其中，为第n次谐波含量值；计算相位差的余弦值cosθ与各次谐波含量之和的乘积，获得功率因数PF。

S5，根据电源频率确定功率计算次数f(n)，根据功率因数PF、功率计算次数，计算各次功率计算结果之和，获得用电设备的功率。

根据供电系统的电源频率确定功率计算次数，例如，电源频率可以为50Hz或者60Hz，则确定50和60的公倍数，优选为最小公倍数300为功率计算次数，计算用电设备的功率，用电设备的 其中，n代表计算的次数，在本实施例中，每两次计算的时间间隔200us。总功率为：

S6，获预设功率因数cosθ1，计算预设功率因数cosθ1与实际电压U以及实际电流I的乘积，获得用电设备的功率。

具体地，预设功率因数＝cosθ1，用电设备的功率P＝U*I*cosθ1，总功率为P＝U*I*cosθ1+P1。

S7，根据总功率和用电时间计算用电量。

本实施例的功率检测方法，根据实际机组需求，计算电源功率因数和电源频率，满足功率计算精度、不同电源频率兼容需求，同时对整流热功率进行补偿计算。考虑功率因数，电源频率，整流桥内二极管导通压降和整流桥通态阻抗等影响，计算结果更加精确。

实施例6

本实施例提供一种电器设备，包括上述功率检测电路。以实现简化电路，降低整个电器设备的成本的目的。本实施例中的电器设备，至少包括以下其中之一：空调、洗衣机、冰箱、热水器、风扇、烘干机、空气净化器、净水器、纯水机。

实施例7

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中的功率检测方法。

以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。