如何正確選擇功率分析儀電壓電流的測量模式

一測量模式概述

功率分析儀在測量電信號的場合使用非常普遍，隨著電力行業(yè)的發(fā)展，我們面對的測試對象變得越來越復雜，同時功率分析儀的功能也愈來愈強大，功率分析儀本身配備的測量模式也越來越多。原先萬用表的單一測量模式，變?yōu)楝F(xiàn)在功率分析儀的多測量模式，那么，每種測量模式的計算方法是怎樣的？什么樣的測量模式適合什么樣的測試場合？下文進行詳細的解析。

二有效值定義

在交流電功率的測量中，一般并不需要知道瞬時值，而是采用有效值來表征交流電的大小。

有效值是這樣定義的：在相同的電阻上分別通以直流電流和交流電流，經過一個交流周期的時間，如果它們在電阻上所消耗的電能相等的話，則把該直流電流的大小作為交流電流的有效值。

三傳統(tǒng)儀表有效值計算方法

在傳統(tǒng)的萬用表上，通常采用以下幾種方式來實現(xiàn)有效值的計算：

01峰值檢波法

測試方法：用峰值檢測電路測量信號峰值，再除以正弦信號波峰因數(shù)(1.414)，得到信號有效值。

02整流平均法

測試方法：對測量信號進行全波整流，然后用積分電路求得信號的平均值，再乘以波形因數(shù)(1.1107)，得到信號有效值。

03真有效值法

測試方法：采用真有效值測量電路或芯片直接測量信號的真有效值。

四功率分析儀測量模式選擇

目前，市面上的功率分析儀品牌眾多，側重點也不一樣，以湖南銀河電氣有限公司研制的WP4000變頻功率分析儀為例，該功率分析儀測量方式與傳統(tǒng)萬用表采用的模擬電路方式不同，采用高精度ADC采樣技術和FPGA運算處理，獨創(chuàng)先進的自動無縫量程轉換技術和前端數(shù)字化技術，可實現(xiàn)更高精度和帶寬。

WP4000變頻功率分析儀的電壓電流通道各具備：H01(基波有效值)、RMS(真有效值)、MEAN(校準平均值)三種測量模式可供用戶選擇。

H01基波有效值：采用DFT離散傅里葉算法對采樣信號點進行分析，利用傅里葉級數(shù)將信號展開成直流分量與多個不同頻率的諧波信號的線性疊加，

，提取一次諧波分量的幅值，并乘以波峰因數(shù)，進而得到一次諧波的有效值，稱之為基波有效值，《IEC60349-2:2002電力牽引軌道機車車輛和公路車輛用旋轉電機-第2部分：電子變流器供電的交流電動機》中已明確指出：電壓測量采用基波有效值。

適用場合：適用于頻率穩(wěn)定，諧波含量大的場合。

RMS真有效值：

(x：電壓電流采樣點)

適用場合：適用于頻率變化大，諧波含量小的場合。

MEAN校準平均值：將信號的1個或N個周期進行整流，即采樣數(shù)據絕對值的積分平均值，再乘以波形因數(shù)就得到校準平均值

。校準平均值等于正弦波的真有效值，等于正弦脈寬調制SPWM波形的基波有效值，但在SPWM的開關頻率較低或者非SPWM調制模式時，測量誤差較大。

適用場合：適用于正弦波信號，SPWM調制(載波比大)模式下。

五結語

簡而言之，WP4000變頻功率分析儀的基波有效值模式常用于變頻器PWM信號分析，真有效值模式主要用于正弦波信號分析，校準平均值模式主要用于正弦信號和簡單的SPWM信號分析。

對于不同的測量對象與場合，該選擇哪種測量模式，使用者不僅需要知其然，還得知其所以然，否則由于測量模式選擇不當，導致測試結果產生誤差，再先進的測試儀器也無法發(fā)揮它應有的功能。

審核編輯 黃宇