功率分析仪现场应用:高带宽和高采样率的好处
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XITRON 2801-2802 多功能精密功率分析仪为更大发挥XITRON2801、2802产品在基本电参数测试、谐波分析、浪涌测试的独特能力与接口丰富的特点,让客户能以最便捷的方式精准测试数据(IEC-61000),力高仪器推出为XITRON功率分析仪的增值服务——提供符合IEC-61000测试标准的测试软件,让客户在自己的实验室就能非常方便的评估产品性能指标,节省大量时间与成本。
功率分析仪+谐波分析仪+浪涌测试=XITRON 2801XITRON 2801/2802将高清精度功率分析仪、谐波分析仪与浪涌测试仪整合在一台机器里,帮助客户提高设备资源整合度与节省仪器投资成本。
来自美国的XITRON技术公司,致力于提供高性能的电子测试仪器,成为GE、PHILIPS指定用仪。
功率分析仪与普通功率计相比最大特点是测量待机功耗的能力,能测量最小电流为100uA,并且数据更新率可达每秒100次。
谐波分析仪独立测试谐波能力达100次,可以对谐波进行分解测量,图形界面显示,非常方便观察。
浪涌测试仪0度至360度(0度,90度,270度)内置开关浪涌测试,保证参数的有效测量。
IEC-61000智能测试软件可以自由选择IEC-61000标准的所有或部分参数进行测试,机器能自己进行判别产品优劣。
数据输出端口 GPIB(IEEE488),USB(USB打印机与2.0接口),RS-232,LAN(局域网接口),数字I/O口。
2801/2应用领域:z CCFL、LED灯具的小功率、待机功率测机;z IEC-62301及能源之星标准测试领域;z电器产品、电源驱动的待机功率、谐波(可先谐波次数,共能测试100次)、效率评估、浪涌电流测量等等;z ATE内置功率分析仪:极高的响应速度与丰富的功能,保证测试全电参数、谐波、浪涌电流的最佳性价比。
2801/2相对普通功率计优势:z测试最小电流为100uA;z整机性价比非常高,包含12个I/O保证数据传输便捷可靠;z背光240*64LCD图形显示,更清楚反应测试参数细节;z谐波功能强大,能测试100次谐波,并能根据客户要求分解100次谐波的任意次组合总失真(如3、5、7、9、11等等);z〈0.08%的基本精度,0.001uW分辨率,CF值为999,5位数据显示分辨率,100次/s的高采样速度保证测试数据。
日本横河 WT1800 高精度功率分析仪集成多种功率测量基本功率精度:±0.1%DC 功率精度:±0.05%电压/电流带宽:5MHz *1 (‐3dB,典型值)采样率:约 2MS/s(16 位)输入单元:最多 6 个电流测量:100μA~55A*1:不包括50A输入单元的直接电流输入创新功能提升测量效率电机、变频器、照明装置、EV/HEV、电池、电源、飞行器、新能源、功率调节器测量:高精度、宽量程、快速采样、同步进行谐波测量·电压和电流频率带宽 5MHz(-3dB,典型值)随着开关频率的加快,要求的测量频率范围也越来越宽。
WT1800提供比之前量程宽5 倍的 电压和电流频率带宽(5MHz),能够更正确地捕捉快速切换的信号。
·将视在功率的低功率因数误差降至 0.1%(前一型号的 2/3)*1在低功率因数下,功率因数误差是保证高精度测量的重要元素之一。
除了高达±0.1%的基本 功率精度外,WT1800还将功率因数误差(0.1%)降低到了前一型号的 2/3。
·宽电压和电流量程允许直接输入直接输入测量信号可测量使用电流传感器难以测量的微小电流。
WT1800 提供 1.5V到1000V(12 个量程)的电压直接输入范围,以及 10mA到 5A(9 个量程)或 1A到 50A(6个量程) 的电流直接输入范围。
·0.1Hz 低速信号功率测量和最快 50ms 的高速数据采集频率下限从之前的 0.5Hz 降低至 0.1Hz(比前一型号低 5 倍),可满足低速信号的功率测量要 求。
不仅如此,数据更新率可达 50ms 的高速数据采集性能得以延续。
除了常规测量数据, 还可同时测量并保存高达 500次的谐波数据。
可以在从 50ms 到 20s 的 9 个选项中选择数据 更新率。
*2 数据更新率为50ms时,最高可测量100次谐波。
·可选择特定电压和电流量程宽广的电压和电流输入范围具有扩展测量应用范围的优势。
有功功率的测量方法随着控制技术的发展,电压、电流的调制信号得到更广泛的应用,伴随而来的是较高的谐波含量,传统的有功功率测量方法难以精确测量,本文基于功率分析仪的有功功率测量原理,结合在变频器领域的测量应用进行简单介绍。
随着控制技术的发展,电压、电流的调制信号得到更广泛的应用,伴随而来的是较高的谐波含量,传统的有功功率测量方法难以精确测量,本文基于功率分析仪的有功功率测量原理,结合在变频器领域的测量应用进行简单介绍。
1.1 一、最常用的有功功率测量方法a、相位法通过相位测量电路测量电压、电流的相位差,再根据正弦电路有功功率计算公式P=UIcosφ计算出有功功率。
由于有功功率计算公式P=UIcosφ是在正弦电路技术上推导出来的,该方法只适用于正弦电路的有功功率测量。
另外,由于相位测量电路通常采用过零检测法,而交流电零点附近不可避免会有一定的毛刺,因此,相位测量精度较低。
在低功率因数下的功率测量准确度亦较低。
b、模拟乘法器法采用模拟乘法器获取电压、电流的乘积,得到瞬时功率,再用固定的时间对瞬时功率进行积分,即可获得瞬时功率的平均值,也就是有功功率。
该方法适用任意波形电量的有功功率测量。
1.2 二、功率分析仪的测量基本原理以功率分析仪PA6000为例,测量的基本原理如下:功率分析仪采样电流和电压信号功率分析仪的每个测量通道,对输入的电流或者电压信号进行采样,对采样得到的数据按照特定公式计算得到结果。
其中u(n)为更新周期内采集的电压信号数据(瞬时数据),i(n)为更新周期内采集的电流信号数据(瞬时数据),u(n)和i(n)为同一时刻的采样数据。
三、有功功率的测量方法在变频器的应用变频器的主电路一般为“交—直—交”组成,在整流回路中接有大电容,输入电流的波形不是正弦波;在逆变输出回路中,输出电压信号时受PWM载波信号调整的波形,即输入输出都不是标准的正弦波,有较多的高次谐波含量。
变频器典型的输入测波形如下:对输入测得有功率,传统的计算公式为:P=Urms*Irms*cosφ其中P为有功功率;Urms为电压有效值;Irms为电流有效值;φ为电压电流夹角。
**规程*********** WT1806E高精度功率分析仪操作规程20**年**月**日发布20**年**月**日实施***************WT1806E高精度功率分析仪操作规程1 目的为了指导检验人员或其他使用人员WT1806E高精度功率分析仪的正确使用和保养方法,确保其量值准确、可靠、稳定和延长其使用寿命,特制定本规程。
2 范围本规程适用于中心配备的WT1806E高精度功率分析仪。
3 引用文件《WT1800高精度功率分析仪入门指南》、《WT1806E高精度功率分析仪操作手册》。
4 概述用途横河WT1806E数字功率分析仪集六个模块的输入于一体,一台仪器可同时测量两组三相系统,广泛应用于变频器、电机驱动器、照明系统、不间断电源、飞机电力系统、变压器测试和其它功率转换设备。
主要技术指标WT1806E功率分析仪主要技术参数1. 电压、电流、功率精度:读数%+量程%;2. 电压/电流带宽:DC,至5MHz;3. 采样率:2MS/s(16位);4. 电压量程:3/6/10/15/30/60/100/150/300/600/1000[V];5. 电流量程:1/2/5/10/20/50[A];50mV/100 mV /200 mV /500 mV /1V/2V/5V/10V;6. 可同时测量电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、相位角、频率、电压峰值、电流峰值、峰值因数、积分(Wh,Ah,Varh,Vah)等。
7. 有电机分析功能、6路外部传感器输入、双路谐波分析功能、1ms高速数据捕获、20秒钟原始波形捕捉、星转三角计算、12路频率测试等功能,内置热敏打印机。
电流传感器CPCO1000技术参数和功能1. 开环,内径77mm;2. 电流范围:1000A,精度:%量程;3. 带宽:DC 40KHz;4. 供电电压12V至30V;5. 输出电压:4V对应满量程1000A。
电流传感器CPCO4000技术参数和功能1. 开环,内径77mm;2. 电流范围:4000A,精度:%量程;3. 带宽:DC 40KHz;4. 供电电压12V至30V;5. 输出电压:4V对应满量程4000A。
**规程*********** WT1806E 高精度功率分析仪操作规程20**年**月**日发布20**年**月**日实施***************WT1806E 高精度功率分析仪操作规程******WT1806E 高精度功率分析仪操作规程1 目的为了指导检验人员或者其他使用人员 WT1806E 高精度功率分析仪的正确使用和保养方法,确保其量值准确、可靠、稳定和延长其使用寿命,特制定本规程。
2 范围本规程合用于中心配备的 WT1806E 高精度功率分析仪。
3 引用文件《WT1800 高精度功率分析仪入门指南》、《WT1806E 高精度功率分析仪操作手册》。
4 概述4.1 用途横河 WT1806E 数字功率分析仪集六个模块的输入于一体,一台仪器可同时测量两组三相系统,广泛应用于变频器、机电驱动器、照明系统、不间断电源、飞机电力系统、变压器测试和其它功率转换设备。
4.2 主要技术指标4.2.1 WT1806E 功率分析仪主要技术参数1. 电压、电流、功率精度:读数 0.05%+量程 0.05%;2. 电压/电流带宽: DC,0.1Hz 至 5MHz;3. 采样率: 2MS/s(16 位);4. 电压量程: 1.5/3/6/10/15/30/60/100/150/300/600/1000[V];5. 电流量程: 1/2/5/10/20/50[A];50mV/100 mV /200 mV /500 mV /1V/2V/5V/10V;6. 可同时测量电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、相位角、频率、电压峰值、电流峰值、峰值因数、积分 (Wh,Ah,Varh,Vah)等。
7. 有机电分析功能、6 路外部传感器输入、双路谐波分析功能、1ms 高速数据捕获、20 秒钟原始波形捕捉、星转三角计算、12 路频率测试等功能,内置热敏打印机。
4.2.2 电流传感器 CPCO1000 技术参数和功能1. 开环,内径 77mm;2. 电流范围:1000A,精度: 0.5%量程;3. 带宽: DC 40KHz;WT1806E 高精度功率分析仪操作规程******4. 供电电压 12V 至 30V;5. 输出电压: 4V 对应满量程 1000A。
封面作者:Pan Hongliang仅供个人学习摘要:介绍了宽带射频信号功率对数检测集成电路AD8318的工作原理及主要性能,提出利用其快速响应能力构建多通道峰值功率分析仪的方法。
关键词:射频; 峰值功率; 对数检测随着数字通信技术的发展,信号制式越来越多:从脉冲调制GSM、TDMA,伪随机序列调制信号CDMA、WLAN,到时分同步信号TD_SCDMA、GSM_EDGE,射频载波调制越来越复杂,相应的输出功率电平也高速、大幅度地剧烈变化,使用通用功率计仅能测得平均功率,不足以获知信号状况。
另外,对于雷达测距测高设备、安全调度及应答识别设备以及间歇突发发射工作的无线装置等,测量其输出平均功率毫无意义,而脉冲峰值功率、脉冲定时关系才是关键。
针对新的测试要求,专业测量仪器公司开发出峰值功率计,可测量平均功率、峰值功率,如中电集团第四十一所的AV2434、安捷伦EMP4416/4417/4418、BOONTON 4530等。
功能更强大的峰值功率分析仪增加了瞬时功率检测,可捕获功率包络波形,如安捷伦N1911A/N1912A、安立ML2437/ML2438、BOONTON 4500B等。
这些仪器均采用主机配检测探头结构,选择探头可覆盖到40GHz,动态范围约55dB, N1911A采样率高达100MS/s, BOONTON 4500B等效采样率可达10GS/s,可满足复杂调制信号功率检测。
峰值功率计及峰值功率分析仪,关键技术是检测出射频信号瞬态功率,一种方法是采用检波管检出信号幅度,此方法输入信号频带较宽,小信号响应差,处理电路复杂;另一种方法是直接对数解调输入的射频信号,此法一般工作频率较低,但处理电路简单,响应快,已有专用集成电路AD8307、AD8313、AD8318等可供选用。
下文介绍使用AD8318构建峰值检测探头、配置处理器、显示器等设计峰值功率分析仪方案。
1 射频信号对数检测芯片AD83181.1 基本特性AD8318频率范围为1MHz~8GHz;动态范围大于55dB;脉冲响应上升时间为12ns,下降时间为10ns;工作温度为-40℃~+85℃;温度稳定性为±0.5dB;功耗为68 mA@+5V。
功率分析仪现场应用:高带宽和高采样率的好处
功率分析仪的带宽和采样率一般都远高于电参数测试仪,很多用户往往会认为高带宽和
高采样率对测试应用没有太大的帮助,在选购测量仪器的时候,客户通常都会选择价格相对
更低的低带宽和低采样率的电参数测试仪。其实高带宽高采样率能够帮助客户提高测量准确
性,帮助客户分析故障的原因,下面我们用一个具体案例进行说明。
有一个生产非晶合金变压器的客户,他们拥有一个工业园,里面有生产车间、测试车间、
办公室等。原来供电局安排了两条380V的线路对工业园进行供电,一条线路供生产车间,
另外一条线路供测试车间和办公室。后来供电局把两条线路合并成一条线路供电,生产、测
试都共用一条线路。这时客户发现变压器的测试数据发送异常,比以前的测试结果都偏大了
5%左右,而且测试时,变压器经常有异响,非常奇怪。
客户怀疑他们的用电电网有问题,让我们带上电能质量分析仪去分析一下,刚好我们手
上还有一台PA6000功率分析仪,所以就一起带到客户那里。
到达现场后,客户先让我们用电能质量分析仪测试他们用电电网的谐波和波形,测试中
发现客户电网质量一般,电压信号有明显的高频脉冲,Uthd在5%左右,也勉强算合格。然
后用PA6000测试客户的400KVA和100KVA的非晶合金变压器,测试结果与客户自己的空
负载测试仪(电参数测试仪的一种)的测试结果进行比较,发现测试结果差异明显,PA6000
测试结果明显偏大,有50%的偏差,看波形时发现客户电流信号高频脉冲很多,电流RMS
值0.2A,但是峰值达到3.5A(如下图),明显的电流异常。变压器也发出异响。
从波形图我们可以分析到因为PA6000功率分析仪的带宽和采样率比客户自己空负载测
试仪的带宽和采样率都高很多,所以PA6000功率分析仪把高频脉冲都测量出来了,而空负
载测试仪却没有,测试结果当然比客户的空负载测试仪器测量值大。客户刚开始不接受这个
结果,以为是变压器的材料造成的,就更换了一台用硅钢做的变压器,测试发现与客户自己
仪器测试结果有点接近了,这时电流脉冲降到1.5A(如下图)。
客户再次换回原来偏差很大的那台非晶合金变压器进行对比测试,发现PA6000与空负
载测试仪器测试结果居然完全一致了,这时再看电流波形,脉冲消失了。
从上面的测试结果,客户也判断出结果偏差是因为电流的高频脉冲引起的,变压器的异
响也是高频脉冲引起的,高采样率和高带宽的优势在这次测试比较当中凸显无疑。关于高带
宽高采样率的故事已经讲完了,但是这个案例还没解答一个疑问:高频脉冲从何处而来?
原来之前客户生产车间开了十台80KW的设备,所以电网产生了波动,后来逐步关掉
了这些设备,电流脉冲就越来越小,直到最后恢复了正常。
PA6000功率分析仪为节能变压器提供精确的能效评估。
更多功率分析仪技术专题资料尽在http://www.zlg.cn/PA/faq.php?id=1