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基波功率

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  • 发布时间:2013/9/23 11:03:12
  • 作者:银河电气

一、定义

  由电压和电流的基波分量所决定的有功功率。数值上等于电压基波分量有效值、电流基波分量有效值、电压基波分量与电流基波分量的相位差的余弦三者的乘积。

二、计算

  一个周期信号可以通过傅里叶变换分解为直流分量c0和不同频率的正弦信号的线性叠加:

   

  其中,cm表示m次谐波的幅值,其角频率为mω,初始相位为φm,其有效值为cm/√2。

  当m=1时, 

  为基波分量的表达式,其角频率为ω,初始相位为φ1,其方均根值c1/√2称为基波有效值。

  ω/2π为基波分量的频率,称为基波频率,基波分量的频率等于交流信号的频率。而m次谐波的频率为基波频率的整数倍(m倍)。

  假设电压的基波分量表达式为:,基波有效值为um;

  假设电流的基波分量表达式为:,基波有效值为im。

  那么,基波功率的瞬时表达式为:

  

  

  

  

  基波功率一般指上述表达式在一个周期内的平均值。

  显然上述表达式中 ,在一个周期内的均值为零。

  因此,基波功率为:

三、功率的基本概念

  1、有功功率----又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值,功率在一个周期内的平均值叫做有功功率,它是指在电路中电阻部分所消耗的功率,以字母P表示,单位瓦特(w)。P= U* I*cosφ,即额定电压乘额定电流再乘功率因数。

  2、视在功率----在具有电阻和电抗的电路内,电压与电流的乘积叫做视在功率,用字母S来表示,单位为伏安(VA)。S=UI。

  3、无功功率----在具有电感和电容的电路里,这些储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场(或电场)的能量存起来,在另半周期的时间里对已存的磁场(或电场)能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换,并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的速率的振幅值叫做无功功率。用字母Q表示,单位为乏(Var)。Q= U* I*sinφ。

  4、功率因数----在直流电路里,电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里,电压乘电流是视在功率,而能起到做功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数,以COSφ表示。COSφ=P/S。

  基波功率因数(DPF)—基波有功功率与视在功率之比,即基波电流与基波电压夹角的余弦(Cosφ)。

  全功率因数(PF)—在计算时利用整个RMS值,即包括基波和所有谐波。如果存在谐波那么PF将小于DPF。

四、基波功率测量

  如今,在节能环保的时代,基波功率的测量显得尤为关键,选择合适仪器作为测量设备尤为重要。譬如在变频器供电的电机试验台;

  变频器的输出的PWM电压波形含有大量的高次谐波,而电动机转矩主要依赖于基波电压有效值(H01,即一次谐波)。因此,电机试验需要测量的电压值,以及变频器上指示的电压值都是指基波电压有效值。目前,关于变频电机的试验标准较少,《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。

  WP4000变频功率分析仪在高速采样基础上,对采样信号进行频谱分析,实时运算被测信号的基波有效值(H01),该方式适用任意调制方式的PWM信号及其它任意正弦、非正弦信号的有效值测试。

基波测量

基波功率测量仪器-WP4000变频功率分析仪

  作者:hb_yinhe

  单位:湖南银河电气有限公司(www.vfe.cc