銀河功率分析儀選型指南_變頻功率測試整體解決方案
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- 發布時間：2014/3/14 12:00:45
- 作者：AnyWay中國
本文從被測對象、測試行為、測試任務等角度出發對功率分析儀及功率計選型及功率分析儀配置進行了詳細分析，為您提供變頻功率測試整體解決方案。
一、根據被測對象選擇功率分析儀/功率計
功率分析儀性能指標直接決定功率測試系統的性能指標，選擇功率分析儀或功率計的型號是變頻功率測試整體解決方案最重要的環節。
圖. 銀河功率分析儀/功率計
表1. 根據被測對象選擇功率分析儀/功率計
|
工頻電量 |
變頻電量（4Hz） |
變頻電量（0.1Hz） |
| 虛擬儀器 |
DP800
DH2000 |
DH2000 |
DH2000 |
| 實物儀器 |
WP3000
WP4000
AP2001
AP2003 |
WP3000
WP4000
AP2001
AP2003 |
WP4000
AP2001
AP2003 |
注：表中4Hz和0.1Hz指需要準確測量的基波頻率下限值。
二、根據測試行為選擇功率分析儀/功率計
測試行為將影響或直接決定變頻功率測試整體解決方案。
1、企業、工廠的特定測試項目
試驗臺上使用的，建議選擇WP4000變頻功率分析儀或WP3000變頻功率分析儀。WP4000和WP3000可以采用嵌入式安裝，有利于提升試驗室形象。
2、院校、研究院所的研究性測試項目
有特殊測試需求，希望降低成本且自身具備二次開發能力的，可選擇DH2000便攜式虛擬功率分析儀。
3、臨時測試、便攜式測試
有便攜式要求的，對測試精度要求不高的，通道數較少的，可選擇DH2000便攜式虛擬功率分析儀（配置DT數字變送器及霍爾電流鉗）
4、計量檢定
計量室使用，與互感器或其它高精度傳感器配套使用的，可選擇AP2001單相變頻功率標準表或AP2003三相變頻功率標準表。
三、根據測試任務確定回路數
測試通道數將決定變頻功率測試整體解決方案的復雜程度和成本投入。確定通道數前，需要詳細分析被測回路特點。
有電氣連接，相同頻率，相位保持固定關系的測點屬于同一個回路，否則，屬于不同回路。
注： 如果頻率嚴格相等，相位將一直保持初始相位關系，也就是說相位必然保持固定關系。換言之，如果兩個電參量的相位永遠保持固定關系，其頻率必然相等。 考慮到某些電參量頻率可能非常相近，不易判斷是否相等，此時，我們可以借相位是否保持固定關系作輔助判斷。
圖. 金風科技風電試驗室
例1.
一臺三相電機的三個繞組之間有電氣連接，并且三相電壓頻率相同，相位依次相差120°，即保持固定的相位關系，所以，三相電壓、三相電流屬于同一個回路。
例2.
變頻器輸入頻率為50Hz，輸出也為50Hz時，實際上還是會存在微小的差異，因此，其輸入電參量與輸出電參量之間沒有固定的相位關系。輸入輸出屬于兩個不同的回路。
例3.
六相永磁直驅電機，由兩個星形連接三相繞組構成。六個繞組之間相位關系固定，可以算是一個六相回路。 當兩套繞組中性點未相連時。可以算作兩個三相回路。
例4.
雙饋異步風力發電機的定子、轉子和電網側算是三個獨立的三相回路。
例5.
電動汽車電機（含控制器）輸入為直流，輸出為三相交流，算兩個獨立回路。
例6.
十五相感應電機，由三套獨立的五相繞組構成，十五個繞組之間相位關系固定，可以算是一個十五相回路。 三套繞組中性點未作鏈接時，可以算是三個五相回路。
四、確定每個回路的功率單元數
熟悉被測回路特點，可以用最小的代價完成測試任務，是變頻功率測試整體解決方案中不可忽視的環節。
功率分析儀、功率計的功率單元指一路電壓及一路電流，電壓和電流信號為關聯信號，即：電壓和電流信號存在至少一個公共點。
圖. 六相永磁直驅風力發電機只需要四個變頻功率傳感器
例如，Uab和Ia包含一個公共點，Uan和Ian包含兩個公共點。
依據基爾霍夫電壓、電流定律，一個回路包含N個節點時，可以采用N-1個功率單元進行測量。
依據基爾霍夫電壓、電流定律，一個回路包含N個節點時，可以采用N-1個功率單元進行測量。
表2. 不同回路需要配置的功率單元數量
| 回路 |
單元數 |
| 直流 |
1 |
| 工頻三相三線 |
2/3 |
| 變頻三相三線 |
3/2 |
| 三相四線 |
3 |
| 工頻雙三相三線 |
4/6 |
| 變頻雙三相三線 |
6/4 |
| 三個三相三線 |
6/9 |
| 六相六線 |
5/6 |
| 六相七線 |
6 |
注：3/2表示推薦三個功率單元，也可采用兩個功率單元。2/3表示兩個功率單元可準確測量，認為需要時，可以采用三個功率單元。
五、將每個回路的功率單元數量累加得到功率單元總數
一臺WP4000可配置1~6個功率單元，N臺WP4000級聯可連接6N個功率單元，所有功率單元可實現嚴格同步測量。
一臺WP3000可配置1~4個功率單元。
一臺DH2000可配置1~6個功率單元，N臺DH2000級聯可連接6N個功率單元，所有功率單元可實現嚴格同步測量。
一臺AP2001內置一個功率單元。
一臺AP2003內置三個功率單元。
一臺DP800可配置1~3個功率單元。
將所有回路所需的功率單元數量累加即可得到功率單元總數。再一句所選功率分析儀或功率計的可配置功率單元的最大數量確定功率分析儀或功率計的數量。
至此，變頻功率測試整體解決方案的系統架構基本確定。
六、確認接線圖
選擇正確的接線圖，許多運算工作可以交給功率分析儀來做，可以簡化變頻功率測試整體解決方案中的軟件工作。
所謂接線圖就是功率單元的在實際被測回路中的分配圖，選擇匹配的接線圖，WP4000可依據接線圖直接顯示各個回路的各種電參量。
例如：
同樣是兩個功率單元，選擇兩個獨立回路接線圖（1V1A×2）時，功率分析儀只顯示每個回路的電壓、電流、功率及諧波等相關參數。
選擇2V2A接線圖時，功率分析儀將顯示三相電壓和三相電流及三相總功率。
WP4000內置了數十種接線圖，包含了大部分工程測試需要。
若您的測試應用不在此列，可選擇通用接線圖，即：所有功率單元獨立顯示。
您也可以將您的測試需求告訴銀河電氣，銀河電氣工程師將為您推薦最合適的接線圖，必要時候，可以依據您的需要定制接線圖。
七、確定功率單元及可能需要的電壓、電流傳感器類型
多數用戶重視功率分析儀選型，而不重視功率單元及可能需要的電壓、電流傳感器的選型。事實上，由于目前電壓、電流傳感器的精度指標普遍低于功率分析儀的精度指標，因此，傳感器的精度在系統精度中起決定性作用（詳細參見《
您知道您的功率測試系統的系統精度嗎？》）。確定功率單元及可能需要的電壓、電流傳感器類型的是影響變頻功率測試整體解決方案中技術指標的決定性因數。
DP800的功率單元，電壓分為120V和1000V兩種量程，電流分為1A和6A兩種量程，共四種型號。
AP2001和AP2003的功率單元為內置，可準確測量0.1V-1280V電壓和4mA-6A電流。
DT數字變送器最高測試電壓為1280V，最大測試電流為128A；SP變頻功率傳感器最高測試電壓為16kV、最大測試電流為7kA。
圖. SP系列變頻功率傳感器和DT系列數字變送器
對于1280V/128A以內的電參量，選擇DT數字變送器。
對于1280V/128A以上的電參量，選擇SP變頻功率傳感器或DT數字變送器外加電壓、電流傳感器。
1.對于工頻正弦信號，被測信號動態范圍較小時，從經濟的角度出發，建議選擇DT數字變送器加電壓互感器和電流互感器。
2.對于工頻正弦信號，被測信號動態范圍較大時，從經濟的角度出發，建議選擇SP系列變頻功率傳感器，因為這樣可以節省大量的轉換開關和占地面積，從而降低系統成本。
3.對于變頻電量測試，建議選擇SP系列變頻功率傳感器。
4.當被測信號動態范圍較窄，并且能找到適合
變頻電量測量的、可以實現比差和
角差溯源的傳感器時，也可選擇DT數字變送器加相應的電壓、電流傳感器。
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