淺談功率分析儀原理及應(yīng)用

功率分析儀原理

傳統(tǒng)的有功功率表通常針對工頻或中頻正弦波測量設(shè)計，因此只能滿足正弦波電路的有功功率測量，在波形畸變較小的時候，可以獲取與標(biāo)稱測量精度，當(dāng)波形畸變增大時，測量誤差增大，甚至喪失正常的測量功能。

功率分析儀是有功功率表的功能升級產(chǎn)品，一般具備下述功能：

1、具備功率表的基本功能：電壓、電流真有效值和總有功功率的測量;

2、對功率表的基本功能的適用性進行擴展，使其能夠測量正弦電路和非正弦電路的電壓、電流真有效值和總有功功率。一般要求適應(yīng)較寬的帶寬和較寬的基波頻率范圍;

3、能夠?qū)Ψ钦译妷?、電流及功率包含的詳?a target="_blank">信息進入定性和定量的分析。

定性分析一般通過直觀的時域分析法，時域分析法主要建立在實時波形的基礎(chǔ)上。定量分析一般通過抽象但準(zhǔn)確量化的頻域分析法，頻域分析法主要基于傅里葉變換。

功率分析儀的主要功能就是分析系統(tǒng)的有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)等，因此其基本功能框圖也是這幾個量之間的關(guān)系。

如圖，將功率分析儀的工作原理清晰的表現(xiàn)了出來。它主要是通過電壓和電流兩個參量來分析各種功率的。由于當(dāng)今的電子測試儀器基本都是數(shù)字式的，因此需要先對采集量進行離散化（即采樣），這里分別將電壓波形和電流波形采樣。然后將采樣值送入處理器處理，得到有效值，再代入到視在功率的計算公式 ，得到視在功率的數(shù)值，其中公式中的U和I分別是電壓和電流的有效值。

功率分析儀應(yīng)用

對于頻率偏離工頻較大、電壓或電流有明顯畸變的場合，采用傳統(tǒng)的互感器及功率計測量，往往不能保證測量的準(zhǔn)確度，應(yīng)該采用具有寬頻帶的、具有數(shù)字信號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)進行測量。

1、電機能效評測

對于以混合動力汽車等為代表的高效馬達的開發(fā)，能準(zhǔn)確測量馬達的功率、效率和變流器的諧波。

2、新能源

測量功率調(diào)節(jié)器的輸入直流功率、輸出交流功率以及符合PWM波諧波分布特點的諧波分析、總諧波畸變率計算等。通過直流、交流功率計算，能同時測量耗電和發(fā)電功率，準(zhǔn)確評價其能效。

3、變頻器測試

通過變頻電量傳感器，能在現(xiàn)場簡單地進行變頻器輸入測和變頻器輸出測的功率測量，并進行符合PWM波諧波分布特點的諧波分析。

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是受PWM載波信號調(diào)制的脈沖波形。因此，在測量儀器的選擇上與傳統(tǒng)的測量有所不同。面對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)的儀表對其進行測量會產(chǎn)生較大的誤差，甚至出現(xiàn)測量結(jié)果完全錯誤的情況，準(zhǔn)確的測量方法是采用帶FFT功能的儀器。

4、變壓器測試

變壓器空載試驗時，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，其能效評測試驗應(yīng)當(dāng)采用寬頻帶的傳感器及功率分析儀進行準(zhǔn)確測量。