功率分析儀

功率分析儀主要用來測量電機、變頻器、變壓器等功率轉換裝置的功率、效率等參量。

基本介紹

• 中文名：功率分析儀
• 外文名：power analyzer 
• 性質：分析儀
• 作用：測量電機、變頻器
• 套用：水泵、電機、電動汽車、變頻器

簡介

被廣泛用於混合動力電動汽車、電動車、太陽能發電、風力發電、變頻器、變頻電機和燃料電池等的功率計算和分析。部分分析儀，如變頻功率分析儀，還具備實時波形、波形數據記錄及諧波分析等功能。

特點

FFT間諧波分析功能

功率分析儀可以通過在FFT功能中設定FFT解析度，最小解析度為0.1Hz，並且能以設定的解析度為最小步進來顯示每一個頻點的數值，並查看每次間諧波的數據。

雙PLL源倍頻技術

由於FFT算法的規定，採樣信號必須與被測信號頻率同步，才能準確對信號進行諧波分析。

功率分析儀通過引入PLL硬體電路，使採樣頻率和信號頻率同步，以獲得準確的諧波測量結果。並且功率分析儀支持雙PLL源設定，用戶可以為不同的測量通道選擇不同的PLL源，便於同時對輸入、輸出信號的諧波進行對比分析。

IEEE-1459功率算法

以IEEE-1459功率算法計算出的視在功率和功率因數及其它表征量，將更真實的表現出系統的真實狀態，為非正弦系統的分析，提供豐富的量化參考值，可以更有針對性改進和完善系統

前端數位化

IEC指出：將被測參量轉變為數字量參數更為合理，原因在於對傳統模擬量輸出變送器的模擬量輸出要求是基於有局限的常規技術，並非依據使用被測參量信息的設備的實際需要。

測量的目的是基於某種需要對被測量的信息進行感知、分析和處理。其核心價值在於對測量行為所獲取的信息“分析和處理”的質量。
感測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節；同一電磁環境下，信號越小，傳輸線路越長，受干擾程度越大。
電磁環境日益複雜，經實驗室計量檢定的高精度測量裝置，受電磁干擾的影響，在工業現場不一定能夠發揮其應有的精度特性，甚至不一定能夠正常運行。
工業社會的快速發展使對測量的準確性、合理性和高效率提出了更高的要求，顯而易見，融合著現代計算機技術、網路技術、通訊技術、自動化技術等的數位化設備信息和數據的處理分析能力更強、智慧型化、自動化程度更高，適應日益複雜的現場電磁環境的能力更強，它必將成為測量系統中不可或缺的核心構件。開發基於前端數位化的感測器/變送器和效率更高、分析運算能力更強的數位化測量二次設備也必然成為測試技術發展的主流方向。

WP3000變頻功率分析儀在感測器/變送器環節，即將被測信號數位化，感測器/變送器與二次儀表之間採用數字光纖通訊，避免了信號傳輸環節的損失與干擾，並方便網路化，智慧型化套用。

IEC指出：所有儀表和測量裝置的誤差都必須進行實際測量，未經測量，僅是以其它測量中計算出來的和引用電壓、電流和功率因數組合的誤差，不能作為評價裝置基本誤差的依據。

常規的測量方法是：電壓/電流感測器先將高電壓/大電流信號變換為低電壓/小電流信號，再連線到分析儀，分析儀只測量低電壓和小電流信號。這種方式下，感測器和分析儀及傳輸線路都會引入測量誤差，一方面加大了測量誤差，另一方面也使測量誤差不好預計。

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，均可採用各種不同量程的變頻電量變送器直接連線一次迴路，變送器直接輸出數位訊號，二次儀表只是對數位訊號進行必要的運算，並不會增加誤差，這樣，引入誤差的環節只有一個，只需要對變頻電量變送器的誤差進行試驗，即可確定整個系統的誤差。

寬幅值範圍

普通感測器及儀表一般只能在較窄的範圍內保證測量準確度，對於被測信號變化範圍較寬時，通常採用多個感測器結合換擋開關進行換擋，以拓寬測量範圍。WP3000變頻功率分析儀在一個感測器在其內部設定8 個檔位，每個檔位只測量在本檔位量程的50%~100%範圍內信號，實現1%~200%額定輸入的範圍內實現高準確度測量。由於採用無縫量程轉換技術，檔位切換時，數據不丟失，可滿足各種寬範圍內的動態測量。

寬相位範圍

以電機及變壓器為例，空載時的功率因數很低，而此時的輸入功率往往就是設備的主要損耗。低功率因數下的高準確度測量，是評價電機、變壓器等高能效產品的重要技術指標。感測器及儀表的角差指標直接影響功率測量準確度，功率因數越低，同樣的角差對功率測量的準確度影響越大。大多數儀器儀表的功率測量準確級的參比條件是功率因數等於1，不明示測量難度大的低功率因數下的準確度指標。大多數用於變頻電量測量的感測器，不標稱相位指標，系統的相位誤差不明確，低功率因數時，功率測量準確度處於未知狀態。AnyWay系列變頻電量測量/計量產品，電壓、電流測量具有極小的角差，實現了在0.05~1 功率因數範圍內的高準確度測量。

寬頻率範圍

多數用於變頻電量測量的感測器和儀器儀表，往往在適用範圍中明示適用於甚至是專業針對變頻電量測試，而標稱的準確度指標卻只能在工頻下能夠成立。非工頻下的測量準確度要么較低，要么不明示，導致用戶採購了標稱準確度很高的測量設備，測量結果卻與實際大相逕庭。

WP3000變頻功率分析儀實現了在電機、變頻器、變壓器等關注的全頻率內的高準確度測量，以全頻率範圍內最低的準確度指標標稱設備準確度指標。

套用

對於頻率偏離工頻較大、電壓或電流有明顯畸變的場合，採用傳統的互感器及功率計測量，往往不能保證測量的準確度，應該採用具有寬頻帶的、具有數位訊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、電流感測器組成的系統進行測量。

電機能效評測

對於以混合動力汽車等為代表的高效馬達的開發，能準確測量馬達的功率、效率和變流器的諧波。

新能源

測量功率調節器的輸入直流功率、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電功率，準確評價其能效。

變頻器測試

通過變頻電量感測器，能在現場簡單地進行變頻器輸入測和變頻器輸出測的功率測量，並進行符合PWM波諧波分布特點的諧波分析。

變頻器主電路結構一般為“交—直—交”，在整流迴路中接有大電容，輸入電流為脈衝式充電電流，在逆變輸出迴路中輸出電壓信號是受PWM載波信號調製的脈衝波形。因此，在測量儀器的選擇上與傳統的測量有所不同。面對變頻器含有大量諧波、高畸變或是非工頻的電量，採用傳統的儀表對其進行測量會產生較大的誤差，甚至出現測量結果完全錯誤的情況，準確的測量方法是採用帶FFT功能的儀器。

變頻器測試

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，其能效評測試驗應當採用寬頻帶的感測器及功率分析儀進行準確測量。

變壓器測試原理圖

技術指標

項目	指標	條件
最高採樣頻率	250kHz
電壓測量精度	讀數的0.2%	幅值	0.75%~150%UN
		基波頻率	DC，0.1Hz~400Hz
電流測量精度	讀數的0.2%	幅值	1%~200%IN
		基波頻率	0.1Hz~400Hz
功率測量精度	讀數的0.5%	功率因數	0.2~1
		基波頻率	0.1Hz~400Hz
	讀數的1%	功率因數	0.05~0.2
		基波頻率	0.1Hz~400Hz
頻率測量精度	讀數的0.02%	0.1Hz~400Hz
電壓過載時間	10分鐘	U<1.5UN
電流過載時間	3分鐘	I<2IN