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(fā)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(wù)等角度出發(fā)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(xì)分析，為您提供變頻功率測試整體解決方案。
一、根據(jù)被測對象選擇功率分析儀/功率計
功率分析儀性能指標(biāo)直接決定功率測試系統(tǒng)的性能指標(biāo)，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(huán)節(jié)。
圖. 銀河功率分析儀/功率計
表1. 根據(jù)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(zhǔn)確測量的基波頻率下限值。
二、根據(jù)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(yè)、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(fā)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(shù)較少的，可選擇DH2000便攜式虛擬功率分析儀（配置DT數(shù)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(biāo)準(zhǔn)表或AP2003三相變頻功率標(biāo)準(zhǔn)表。
三、根據(jù)測試任務(wù)確定回路數(shù)
測試通道數(shù)將決定變頻功率測試整體解決方案的復(fù)雜程度和成本投入。確定通道數(shù)前，需要詳細(xì)分析被測回路特點。
有電氣連接，相同頻率，相位保持固定關(guān)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(yán)格相等，相位將一直保持初始相位關(guān)系，也就是說相位必然保持固定關(guān)系。換言之，如果兩個電參量的相位永遠保持固定關(guān)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(guān)系作輔助判斷。
圖. 金風(fēng)科技風(fēng)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(guān)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(guān)系。輸入輸出屬于兩個不同的回路。
例3.
六相永磁直驅(qū)電機，由兩個星形連接三相繞組構(gòu)成。六個繞組之間相位關(guān)系固定，可以算是一個六相回路。 當(dāng)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(fēng)力發(fā)電機的定子、轉(zhuǎn)子和電網(wǎng)側(cè)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(yīng)電機，由三套獨立的五相繞組構(gòu)成，十五個繞組之間相位關(guān)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(shù)
熟悉被測回路特點，可以用最小的代價完成測試任務(wù)，是變頻功率測試整體解決方案中不可忽視的環(huán)節(jié)。
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(guān)聯(lián)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(qū)風(fēng)力發(fā)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(jù)基爾霍夫電壓、電流定律，一個回路包含N個節(jié)點時，可以采用N-1個功率單元進行測量。
依據(jù)基爾霍夫電壓、電流定律，一個回路包含N個節(jié)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(shù)量
| 回路 |
單元數(shù) |
| 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(zhǔn)確測量，認(rèn)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(shù)量累加得到功率單元總數(shù)
一臺WP4000可配置1~6個功率單元，N臺WP4000級聯(lián)可連接6N個功率單元，所有功率單元可實現(xiàn)嚴(yán)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(lián)可連接6N個功率單元，所有功率單元可實現(xiàn)嚴(yán)格同步測量。
一臺AP2001內(nèi)置一個功率單元。
一臺AP2003內(nèi)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(shù)量累加即可得到功率單元總數(shù)。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(shù)量確定功率分析儀或功率計的數(shù)量。
至此，變頻功率測試整體解決方案的系統(tǒng)架構(gòu)基本確定。
六、確認(rèn)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(jù)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(guān)參數(shù)。
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(nèi)置了數(shù)十種接線圖，包含了大部分工程測試需要。
若您的測試應(yīng)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(jù)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(shù)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(biāo)普遍低于功率分析儀的精度指標(biāo)，因此，傳感器的精度在系統(tǒng)精度中起決定性作用（詳細(xì)參見《
您知道您的功率測試系統(tǒng)的系統(tǒng)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(shù)指標(biāo)的決定性因數(shù)。
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(nèi)置，可準(zhǔn)確測量0.1V-1280V電壓和4mA-6A電流。
DT數(shù)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(shù)字變送器
對于1280V/128A以內(nèi)的電參量，選擇DT數(shù)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(shù)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(tài)范圍較小時，從經(jīng)濟的角度出發(fā)，建議選擇DT數(shù)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(tài)范圍較大時，從經(jīng)濟的角度出發(fā)，建議選擇SP系列變頻功率傳感器，因為這樣可以節(jié)省大量的轉(zhuǎn)換開關(guān)和占地面積，從而降低系統(tǒng)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(dāng)被測信號動態(tài)范圍較窄，并且能找到適合
變頻電量測量的、可以實現(xiàn)比差和
角差溯源的傳感器時，也可選擇DT數(shù)字變送器加相應(yīng)的電壓、電流傳感器。
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