银河功率分析仪选型指南_变频功率测试整体解决方案
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- 发布时间：2014/3/14 12:00:45
- 作者：AnyWay中国
本文从被测对象、测试行为、测试任务等角度出发对功率分析仪及功率计选型及功率分析仪配置进行了详细分析，为您提供变频功率测试整体解决方案。
一、根据被测对象选择功率分析仪/功率计
功率分析仪性能指标直接决定功率测试系统的性能指标，选择功率分析仪或功率计的型号是变频功率测试整体解决方案最重要的环节。
图. 银河功率分析仪/功率计
表1. 根据被测对象选择功率分析仪/功率计
|
工频电量 |
变频电量（4Hz） |
变频电量（0.1Hz） |
| 虚拟仪器 |
DP800
DH2000 |
DH2000 |
DH2000 |
| 实物仪器 |
WP3000
WP4000
AP2001
AP2003 |
WP3000
WP4000
AP2001
AP2003 |
WP4000
AP2001
AP2003 |
注：表中4Hz和0.1Hz指需要准确测量的基波频率下限值。
二、根据测试行为选择功率分析仪/功率计
测试行为将影响或直接决定变频功率测试整体解决方案。
1、企业、工厂的特定测试项目
试验台上使用的，建议选择WP4000变频功率分析仪或WP3000变频功率分析仪。WP4000和WP3000可以采用嵌入式安装，有利于提升试验室形象。
2、院校、研究院所的研究性测试项目
有特殊测试需求，希望降低成本且自身具备二次开发能力的，可选择DH2000便携式虚拟功率分析仪。
3、临时测试、便携式测试
有便携式要求的，对测试精度要求不高的，通道数较少的，可选择DH2000便携式虚拟功率分析仪（配置DT数字变送器及霍尔电流钳）
4、计量检定
计量室使用，与互感器或其它高精度传感器配套使用的，可选择AP2001单相变频功率标准表或AP2003三相变频功率标准表。
三、根据测试任务确定回路数
测试通道数将决定变频功率测试整体解决方案的复杂程度和成本投入。确定通道数前，需要详细分析被测回路特点。
有电气连接，相同频率，相位保持固定关系的测点属于同一个回路，否则，属于不同回路。
注： 如果频率严格相等，相位将一直保持初始相位关系，也就是说相位必然保持固定关系。换言之，如果两个电参量的相位永远保持固定关系，其频率必然相等。 考虑到某些电参量频率可能非常相近，不易判断是否相等，此时，我们可以借相位是否保持固定关系作辅助判断。
图. 金风科技风电试验室
例1.
一台三相电机的三个绕组之间有电气连接，并且三相电压频率相同，相位依次相差120°，即保持固定的相位关系，所以，三相电压、三相电流属于同一个回路。
例2.
变频器输入频率为50Hz，输出也为50Hz时，实际上还是会存在微小的差异，因此，其输入电参量与输出电参量之间没有固定的相位关系。输入输出属于两个不同的回路。
例3.
六相永磁直驱电机，由两个星形连接三相绕组构成。六个绕组之间相位关系固定，可以算是一个六相回路。 当两套绕组中性点未相连时。可以算作两个三相回路。
例4.
双馈异步风力发电机的定子、转子和电网侧算是三个独立的三相回路。
例5.
电动汽车电机（含控制器）输入为直流，输出为三相交流，算两个独立回路。
例6.
十五相感应电机，由三套独立的五相绕组构成，十五个绕组之间相位关系固定，可以算是一个十五相回路。 三套绕组中性点未作链接时，可以算是三个五相回路。
四、确定每个回路的功率单元数
熟悉被测回路特点，可以用最小的代价完成测试任务，是变频功率测试整体解决方案中不可忽视的环节。
功率分析仪、功率计的功率单元指一路电压及一路电流，电压和电流信号为关联信号，即：电压和电流信号存在至少一个公共点。
图. 六相永磁直驱风力发电机只需要四个变频功率传感器
例如，Uab和Ia包含一个公共点，Uan和Ian包含两个公共点。
依据基尔霍夫电压、电流定律，一个回路包含N个节点时，可以采用N-1个功率单元进行测量。
依据基尔霍夫电压、电流定律，一个回路包含N个节点时，可以采用N-1个功率单元进行测量。
表2. 不同回路需要配置的功率单元数量
| 回路 |
单元数 |
| 直流 |
1 |
| 工频三相三线 |
2/3 |
| 变频三相三线 |
3/2 |
| 三相四线 |
3 |
| 工频双三相三线 |
4/6 |
| 变频双三相三线 |
6/4 |
| 三个三相三线 |
6/9 |
| 六相六线 |
5/6 |
| 六相七线 |
6 |
注：3/2表示推荐三个功率单元，也可采用两个功率单元。2/3表示两个功率单元可准确测量，认为需要时，可以采用三个功率单元。
五、将每个回路的功率单元数量累加得到功率单元总数
一台WP4000可配置1~6个功率单元，N台WP4000级联可连接6N个功率单元，所有功率单元可实现严格同步测量。
一台WP3000可配置1~4个功率单元。
一台DH2000可配置1~6个功率单元，N台DH2000级联可连接6N个功率单元，所有功率单元可实现严格同步测量。
一台AP2001内置一个功率单元。
一台AP2003内置三个功率单元。
一台DP800可配置1~3个功率单元。
将所有回路所需的功率单元数量累加即可得到功率单元总数。再一句所选功率分析仪或功率计的可配置功率单元的最大数量确定功率分析仪或功率计的数量。
至此，变频功率测试整体解决方案的系统架构基本确定。
六、确认接线图
选择正确的接线图，许多运算工作可以交给功率分析仪来做，可以简化变频功率测试整体解决方案中的软件工作。
所谓接线图就是功率单元的在实际被测回路中的分配图，选择匹配的接线图，WP4000可依据接线图直接显示各个回路的各种电参量。
例如：
同样是两个功率单元，选择两个独立回路接线图（1V1A×2）时，功率分析仪只显示每个回路的电压、电流、功率及谐波等相关参数。
选择2V2A接线图时，功率分析仪将显示三相电压和三相电流及三相总功率。
WP4000内置了数十种接线图，包含了大部分工程测试需要。
若您的测试应用不在此列，可选择通用接线图，即：所有功率单元独立显示。
您也可以将您的测试需求告诉银河电气，银河电气工程师将为您推荐最合适的接线图，必要时候，可以依据您的需要定制接线图。
七、确定功率单元及可能需要的电压、电流传感器类型
多数用户重视功率分析仪选型，而不重视功率单元及可能需要的电压、电流传感器的选型。事实上，由于目前电压、电流传感器的精度指标普遍低于功率分析仪的精度指标，因此，传感器的精度在系统精度中起决定性作用（详细参见《
您知道您的功率测试系统的系统精度吗？》）。确定功率单元及可能需要的电压、电流传感器类型的是影响变频功率测试整体解决方案中技术指标的决定性因数。
DP800的功率单元，电压分为120V和1000V两种量程，电流分为1A和6A两种量程，共四种型号。
AP2001和AP2003的功率单元为内置，可准确测量0.1V-1280V电压和4mA-6A电流。
DT数字变送器最高测试电压为1280V，最大测试电流为128A；SP变频功率传感器最高测试电压为16kV、最大测试电流为7kA。
图. SP系列变频功率传感器和DT系列数字变送器
对于1280V/128A以内的电参量，选择DT数字变送器。
对于1280V/128A以上的电参量，选择SP变频功率传感器或DT数字变送器外加电压、电流传感器。
1.对于工频正弦信号，被测信号动态范围较小时，从经济的角度出发，建议选择DT数字变送器加电压互感器和电流互感器。
2.对于工频正弦信号，被测信号动态范围较大时，从经济的角度出发，建议选择SP系列变频功率传感器，因为这样可以节省大量的转换开关和占地面积，从而降低系统成本。
3.对于变频电量测试，建议选择SP系列变频功率传感器。
4.当被测信号动态范围较窄，并且能找到适合
变频电量测量的、可以实现比差和
角差溯源的传感器时，也可选择DT数字变送器加相应的电压、电流传感器。
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