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功率分析儀的特點(diǎn)和應(yīng)用以及技術(shù)指標(biāo)

來源:科鎂自動(dòng)化設(shè)備(上海)有限公司   2019年05月08日 08:37  

簡介
被廣泛用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、電動(dòng)車、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、變頻器、變頻電機(jī)和燃料電池等的功率計(jì)算和分析。部分分析儀,如變頻功率分析儀,還具備實(shí)時(shí)波形、波形數(shù)據(jù)記錄及諧波分析等功能。
 

特點(diǎn)
FFT間諧波分析功能
功率分析儀可以通過在FFT功能中設(shè)置FFT分辨率,小分辨率為0.1Hz,并且能以設(shè)置的分辨率為小步進(jìn)來顯示每一個(gè)頻點(diǎn)的數(shù)值,并查看每次間諧波的數(shù)據(jù)。

雙PLL源倍頻技術(shù)
由于FFT算法的規(guī)定,采樣信號(hào)必須與被測(cè)信號(hào)頻率同步,才能準(zhǔn)確對(duì)信號(hào)進(jìn)行諧波分析。
功率分析儀通過引入PLL硬件電路,使采樣頻率和信號(hào)頻率同步,以獲得準(zhǔn)確的諧波測(cè)量結(jié)果。并且功率分析儀支持雙PLL源設(shè)置,用戶可以為不同的測(cè)量通道選擇不同的PLL源,便于同時(shí)對(duì)輸入、輸出信號(hào)的諧波進(jìn)行對(duì)比分析。

IEEE-1459功率算法
以IEEE-1459功率算法計(jì)算出的視在功率和功率因數(shù)及其它表征量,將更真實(shí)的表現(xiàn)出系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài),為非正弦系統(tǒng)的分析,提供豐富的量化參考值,可以更有針對(duì)性改進(jìn)和完善系統(tǒng)

前端數(shù)字化
IEC指出:將被測(cè)參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量參數(shù)更為合理,原因在于對(duì)傳統(tǒng)模擬量輸出變送器的模擬量輸出要求是基于有局限的常規(guī)技術(shù),并非依據(jù)使用被測(cè)參量信息的設(shè)備的實(shí)際需要。
測(cè)量的目的是基于某種需要對(duì)被測(cè)量的信息進(jìn)行感知、分析和處理。其核心價(jià)值在于對(duì)測(cè)量行為所獲取的信息“分析和處理”的質(zhì)量。
傳感器與二次儀表之間的模擬量傳輸線路,是引入電磁干擾的主要環(huán)節(jié);同一電磁環(huán)境下,信號(hào)越小,傳輸線路越長,受干擾程度越大。
電磁環(huán)境日益復(fù)雜,經(jīng)實(shí)驗(yàn)室計(jì)量檢定的高精度測(cè)量裝置,受電磁干擾的影響,在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不一定能夠發(fā)揮其應(yīng)有的精度特性,甚至不一定能夠正常運(yùn)行。
工業(yè)社會(huì)的快速發(fā)展使對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確性、合理性和率提出了更高的要求,顯而易見,融合著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等的數(shù)字化設(shè)備信息和數(shù)據(jù)的處理分析能力更強(qiáng)、智能化、自動(dòng)化程度更高,適應(yīng)日益復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的能力更強(qiáng),它必將成為測(cè)量系統(tǒng)中*的核心構(gòu)件。開發(fā)基于前端數(shù)字化的傳感器/變送器和效率更高、分析運(yùn)算能力更強(qiáng)的數(shù)字化測(cè)量二次設(shè)備也必然成為測(cè)試技術(shù)發(fā)展的主流方向。
WP3000變頻功率分析儀在傳感器/變送器環(huán)節(jié),即將被測(cè)信號(hào)數(shù)字化,傳感器/變送器與二次儀表之間采用數(shù)字光纖通訊,避免了信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)的損失與干擾,并方便網(wǎng)絡(luò)化,智能化應(yīng)用。
IEC指出:所有儀表和測(cè)量裝置的誤差都必須進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,未經(jīng)測(cè)量,僅是以其它測(cè)量中計(jì)算出來的和引用電壓、電流和功率因數(shù)組合的誤差,不能作為評(píng)價(jià)裝置基本誤差的依據(jù)。
常規(guī)的測(cè)量方法是:電壓/電流傳感器先將高電壓/大電流信號(hào)變換為低電壓/小電流信號(hào),再連接到分析儀,分析儀只測(cè)量低電壓和小電流信號(hào)。這種方式下,傳感器和分析儀及傳輸線路都會(huì)引入測(cè)量誤差,一方面加大了測(cè)量誤差,另一方面也使測(cè)量誤差不好預(yù)計(jì)。
變頻功率分析儀,不論是低電壓、小電流還是高電壓、大電流信號(hào),均可采用各種不同量程的變頻電量變送器直接連接一次回路,變送器直接輸出數(shù)字信號(hào),二次儀表只是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行必要的運(yùn)算,并不會(huì)增加誤差,這樣,引入誤差的環(huán)節(jié)只有一個(gè),只需要對(duì)變頻電量變送器的誤差進(jìn)行試驗(yàn),即可確定整個(gè)系統(tǒng)的誤差。

寬幅值范圍
普通傳感器及儀表一般只能在較窄的范圍內(nèi)保證測(cè)量準(zhǔn)確度,對(duì)于被測(cè)信號(hào)變化范圍較寬時(shí),通常采用多個(gè)傳感器結(jié)合換擋開關(guān)進(jìn)行換擋,以拓寬測(cè)量范圍。WP3000變頻功率分析儀在一個(gè)傳感器在其內(nèi)部設(shè)置8 個(gè)檔位,每個(gè)檔位只測(cè)量在本檔位量程的50%~100%范圍內(nèi)信號(hào),實(shí)現(xiàn)1%~200%額定輸入的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度測(cè)量。由于采用無縫量程轉(zhuǎn)換技術(shù),檔位切換時(shí),數(shù)據(jù)不丟失,可滿足各種寬范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)測(cè)量。

寬相位范圍
以電機(jī)及變壓器為例,空載時(shí)的功率因數(shù)很低,而此時(shí)的輸入功率往往就是設(shè)備的主要損耗。低功率因數(shù)下的高準(zhǔn)確度測(cè)量,是評(píng)價(jià)電機(jī)、變壓器等高能效產(chǎn)品的重要技術(shù)指標(biāo)。傳感器及儀表的角差指標(biāo)直接影響功率測(cè)量準(zhǔn)確度,功率因數(shù)越低,同樣的角差對(duì)功率測(cè)量的準(zhǔn)確度影響越大。大多數(shù)儀器儀表的功率測(cè)量準(zhǔn)確級(jí)的參比條件是功率因數(shù)等于1,不明示測(cè)量難度大的低功率因數(shù)下的準(zhǔn)確度指標(biāo)。大多數(shù)用于變頻電量測(cè)量的傳感器,不標(biāo)稱相位指標(biāo),系統(tǒng)的相位誤差不明確,低功率因數(shù)時(shí),功率測(cè)量準(zhǔn)確度處于未知狀態(tài)。AnyWay系列變頻電量測(cè)量/計(jì)量產(chǎn)品,電壓、電流測(cè)量具有極小的角差,實(shí)現(xiàn)了在0.05~1 功率因數(shù)范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確度測(cè)量。

寬頻率范圍
多數(shù)用于變頻電量測(cè)量的傳感器和儀器儀表,往往在適用范圍中明示適用于甚至是專業(yè)針對(duì)變頻電量測(cè)試,而標(biāo)稱的準(zhǔn)確度指標(biāo)卻只能在工頻下能夠成立。非工頻下的測(cè)量準(zhǔn)確度要么較低,要么不明示,導(dǎo)致用戶采購了標(biāo)稱準(zhǔn)確度很高的測(cè)量設(shè)備,測(cè)量結(jié)果卻與實(shí)際大相徑庭。
WP3000變頻功率分析儀實(shí)現(xiàn)了在電機(jī)、變頻器、變壓器等關(guān)注的全頻率內(nèi)的高準(zhǔn)確度測(cè)量,以全頻率范圍內(nèi)低的準(zhǔn)確度指標(biāo)標(biāo)稱設(shè)備準(zhǔn)確度指標(biāo)。

應(yīng)用
對(duì)于頻率偏離工頻較大、電壓或電流有明顯畸變的場(chǎng)合,采用傳統(tǒng)的互感器及功率計(jì)測(cè)量,往往不能保證測(cè)量的準(zhǔn)確度,應(yīng)該采用具有寬頻帶的、具有數(shù)字信號(hào)處理功能的功率分析儀及寬頻帶的,低角差的高精度電壓、電流傳感器組成的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。

 

電機(jī)能效評(píng)測(cè)
對(duì)于以混合動(dòng)力汽車等為代表的馬達(dá)的開發(fā),能準(zhǔn)確測(cè)量馬達(dá)的功率、效率和變流器的諧波。

新能源
測(cè)量功率調(diào)節(jié)器的輸入直流功率、輸出交流功率以及符合PWM波諧波分布特點(diǎn)的諧波分析、總諧波畸變率計(jì)算等。通過直流、交流功率計(jì)算,能同時(shí)測(cè)量耗電和發(fā)電功率,準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其能效。

變頻器測(cè)試
通過變頻電量傳感器,能在現(xiàn)場(chǎng)簡單地進(jìn)行變頻器輸入測(cè)和變頻器輸出測(cè)的功率測(cè)量,并進(jìn)行符合PWM波諧波分布特點(diǎn)的諧波分析。
變頻器主電路結(jié)構(gòu)一般為“交—直—交”,在整流回路中接有大電容,輸入電流為脈沖式充電電流,在逆變輸出回路中輸出電壓信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形。因此,在測(cè)量儀器的選擇上與傳統(tǒng)的測(cè)量有所不同。面對(duì)變頻器含有大量諧波、高畸變或是非工頻的電量,采用傳統(tǒng)的儀表對(duì)其進(jìn)行測(cè)量會(huì)產(chǎn)生較大的誤差,甚至出現(xiàn)測(cè)量結(jié)果*錯(cuò)誤的情況,準(zhǔn)確的測(cè)量方法是采用帶FFT功能的儀器。

變壓器測(cè)試

變壓器空載試驗(yàn)時(shí),其電流波形畸變率大,整流變壓器的輸入電流畸變率大,這些高畸變率的電流,含有豐富的高次諧波,其能效評(píng)測(cè)試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)采用寬頻帶的傳感器及功率分析儀進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

 

 

 

 

 

技術(shù)指標(biāo)

 

 

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