功率分析儀的有功功率測量原理是什麼，如何在變頻器領域的測量應用？

1樓：電子工程

一、最常用的有功功率測量方法

1、相位法

通過相位測量電路測量電壓、電流的相位差，再根據正弦電路有功功率計算公式P=UIcosφ計算出有功功率。

由於有功功率計算公式P=UIcosφ是在正弦電路技術上推導出來的，該方法只適用於正弦電路的有功功率測量。

另外，由於相位測量電路通常採用過零檢測法，而交流電零點附近不可避免會有一定的毛刺，因此，相位測量精度較低。在低功率因數下的功率測量準確度亦較低。

2、模擬乘法器法

採用模擬乘法器獲取電壓、電流的乘積，得到瞬時功率，再用固定的時間對瞬時功率進行積分，即可獲得瞬時功率的平均值，也就是有功功率。該方法適用任意波形電量的有功功率測量。

二、功率分析儀的測量基本原理

以功率分析儀PA8000為例，測量的基本原理如下：

功率分析儀取樣電流和電壓訊號

功率分析儀的每個測量通道，對輸入的電流或者電壓訊號進行取樣，對取樣得到的資料按照特定公式計算得到結果。

其中u(n)為更新週期內採集的電壓訊號資料（瞬時資料），i(n)為更新週期內採集的電流訊號資料（瞬時資料），u(n)和i(n)為同一時刻的取樣資料。

三、有功功率的測量方法在變頻器的應用

變頻器的主電路一般為「交—直—交」組成，在整流迴路中接有大電容，輸入電流的波形不是正弦波；在逆變輸出迴路中，輸出電壓訊號時受PWM載波訊號調整的波形，即輸入輸出都不是標準的正弦波，有較多的高次諧波含量。

變頻器典型的輸入測波形如下：

對輸入測得有功率，傳統的計算公式為：

P=Urms*Irms*cosφ

其中P為有功功率；Urms為電壓有效值；Irms為電流有效值；φ為電壓電流夾角。

但是，變頻器的輸入電流含有高次諧波，很難測量出相位角，PA6000功率分析儀採用數字採用方法，即模擬乘法器法，對指定的有效週期內獲取的瞬時電壓、電流的乘積，再用固定的時間對瞬時功率進行積分，即可獲得瞬時功率的平均值，也就是有功功率，如下圖：

同樣，對變頻器的輸出側，電壓是頻率可調的載波訊號，含有較多的高次諧波，如下圖：

PA6000高頻寬、高取樣率保證原始訊號準確性，同時，採用模擬乘法器法測量有功功率，能夠保證在高頻下也有較高的測量精度。