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如何正确选择功率分析仪电压电流的测量模式

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  • 发布时间:2015/9/20 13:28:07
  • 作者:量值溯源

测量模式概述

  功率分析仪在测量电信号的场合使用非常普遍,随着电力行业的发展,我们面对的测试对象变得越来越复杂,同时功率分析仪的功能也愈来愈强大,功率分析仪本身配备的测量模式也越来越多。原先万用表的单一测量模式,变为现在功率分析仪的多测量模式,那么,每种测量模式的计算方法是怎样的?什么样的测量模式适合什么样的测试场合?下文进行详细的解析。

有效值定义

  在交流电功率的测量中,一般并不需要知道瞬时值,而是采用有效值来表征交流电的大小。

  有效值是这样定义的:在相同的电阻上分别通以直流电流和交流电流,经过一个交流周期的时间,如果它们在电阻上所消耗的电能相等的话,则把该直流电流的大小作为交流电流的有效值。

传统仪表有效值计算方法

  在传统的万用表上,通常采用以下几种方式来实现有效值的计算:

01峰值检波法

  测试方法:用峰值检测电路测量信号峰值,再除以正弦信号波峰因数(1.414),得到信号有效值。

02整流平均法

  测试方法:对测量信号进行全波整流,然后用积分电路求得信号的平均值,再乘以波形因数(1.1107),得到信号有效值。

03真有效值法

  测试方法:采用真有效值测量电路或芯片直接测量信号的真有效值。

功率分析仪测量模式选择

  目前,市面上的功率分析仪品牌众多,侧重点也不一样,以湖南银河电气有限公司研制的WP4000变频功率分析仪为例,该功率分析仪测量方式与传统万用表采用的模拟电路方式不同,采用高精度ADC采样技术和FPGA运算处理,独创先进的自动无缝量程转换技术和前端数字化技术,可实现更高精度和带宽。

  WP4000变频功率分析仪的电压电流通道各具备:H01(基波有效值)、RMS(真有效值)、MEAN(校准平均值)三种测量模式可供用户选择。

  H01基波有效值:采用DFT离散傅里叶算法对采样信号点进行分析,利用傅里叶级数将信号展开成直流分量与多个不同频率谐波信号的线性叠加,,提取一次谐波分量的幅值,并乘以波峰因数,进而得到一次谐波的有效值,称之为基波有效值,《IEC60349-2:2002电力牵引轨道机车车辆和公路车辆用旋转电机-第2部分:电子变流器供电的交流电动机》中已明确指出:电压测量采用基波有效值

  适用场合:适用于频率稳定,谐波含量大的场合。

  RMS真有效值: RMS真有效值(x:电压电流采样点)

  适用场合:适用于频率变化大,谐波含量小的场合。

  MEAN校准平均值:将信号的1个或N个周期进行整流,即采样数据绝对值的积分平均值,再乘以波形因数就得到校准平均值校准平均值。校准平均值等于正弦波的真有效值,等于正弦脉宽调制SPWM波形的基波有效值,但在SPWM的开关频率较低或者非SPWM调制模式时,测量误差较大。

  适用场合:适用于正弦波信号,SPWM调制(载波比大)模式下。

结语

  简而言之,WP4000变频功率分析仪的基波有效值模式常用于变频器PWM信号分析,真有效值模式主要用于正弦波信号分析,校准平均值模式主要用于正弦信号和简单的SPWM信号分析。

  对于不同的测量对象与场合,该选择哪种测量模式,使用者不仅需要知其然,还得知其所以然,否则由于测量模式选择不当,导致测试结果产生误差,再先进的测试仪器也无法发挥它应有的功能。