功率分析儀基本功能主要包括實現(xiàn)第二節(jié)所述功率分析儀測試參數(shù)的測量、計算和顯示,從分析結(jié)果表達(dá)方式看,功率分析儀基本功能主要包括:
1、常規(guī)測量
功率分析儀測試參數(shù)主要包括傳統(tǒng)功率表的測試參數(shù):電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)等,但是,測量功能比傳統(tǒng)功率表強(qiáng)大,體現(xiàn)在同一測量參數(shù)可以采用多種特征值表現(xiàn)。如電壓、電流可以采用真有效值(rms)、校準(zhǔn)平均值(mean)、基波有效值(h01)、算術(shù)平均值(avg)四種特征值。而功率包括基波功率(h01)和總有功功率(avg)。
2、實時波形
觀測實時波形可以比較快的速度形象地了解未知的復(fù)雜信號,建立感性認(rèn)識,許多時候還可以利用觀測的波形進(jìn)行故障診斷或干擾排除,實時波形屬于時域分析。
3、諧波分析
諧波分析屬于頻域分析方法,是包含多種頻率成分的變頻電量的基本分析方法,通常采用傅里葉變換實現(xiàn)復(fù)雜信號的分解。
目前大部分功率分析儀諧波分析最大次數(shù)在100次以內(nèi),部分進(jìn)口功率分析儀可分析500次諧波。
實際上,對于電網(wǎng)諧波分析,50次就足夠了。而對于諧波分析儀,由于變頻器的基波頻率是變化的,且包含了高頻的諧波,諧波與基波的頻率比值可能達(dá)到2000以上,也就是諧波次數(shù)可能達(dá)到2000次甚至更高次(詳見“適用變頻器輸入輸出諧波檢測的諧波分析儀”)。
除了諧波檢測之外,基波也可以認(rèn)為特殊的諧波(一次諧波),常規(guī)測量中的基波有效值及基波相位也是通過傅里葉變換獲取。電能質(zhì)量分析中的各種表示諧波失真的特征值,也以傅里葉變換為基礎(chǔ)。
4、平均或積分功能
實際測量對象總是會出現(xiàn)不同程度的波動,對于能效計量檢測等高精度試驗,小的讀數(shù)誤差可能對結(jié)果造成較大的影響,為了獲取能夠代表波動讀數(shù)的穩(wěn)定值,且穩(wěn)定值應(yīng)能夠代表實際信號的對結(jié)果的綜合影響。通常采取多點讀數(shù)求平均或積分求平均等數(shù)值處理方式。
5、采集與記錄
功率分析儀測試或計算的參數(shù)較多,采集速度快,采集和記錄幾乎是所有功率分析儀必備的功能之一。采集通常指實時采樣數(shù)據(jù)的記錄。而記錄通常指運(yùn)算完畢的特征值的記錄,記錄的數(shù)據(jù)量較小,采集的數(shù)據(jù)量很大。以6功率單元,250kHz采樣頻率計算,一秒重采集的基本數(shù)據(jù)高達(dá)12M字節(jié),1G字節(jié)磁盤空間只能存儲80秒的數(shù)據(jù)。常規(guī)的4M、8M存儲深度的錄波儀等設(shè)備往往不能滿足存儲需要。
當(dāng)功率分析儀對連續(xù)信號進(jìn)行等間隔采樣時,如果不能滿足采樣定理,即采樣頻率低于功率分析儀有效帶寬的兩倍,采樣后信號的進(jìn)行頻譜分析時,會出現(xiàn)率就會重疊,即高于采樣頻率一半的頻率成分將被重建成低于采樣頻率一半的信號。這種頻譜的重疊導(dǎo)致的失真稱為混疊。這種情況下是功率分析儀有效帶寬過寬或采樣頻率過低導(dǎo)致。只有提高采樣頻率,使之達(dá)到最高信號頻率的兩倍以上,或降低功率分析儀有效帶寬,使其低于采樣頻率的二分之一,才能用采樣樣本正確還原信號;
抗混疊濾波器:是一個低通濾波器,用以在輸出電平中把混疊頻率分量降低到微不足道的程度。這種濾波器是將信號的高頻信號濾去,是對原始信號的一種預(yù)處理,使信號達(dá)到跟功率分析儀有效帶寬“匹配”的要求。
傳統(tǒng)的有功功率表通常針對工頻或中頻正弦波測量設(shè)計,因此只能滿足正弦波電路的有功功率測量,在波形畸變較小的時候;
可以獲取與標(biāo)稱測量精度,當(dāng)波形畸變增大時,測量誤差增大,甚至喪失正常的測量功能。
功率分析儀是有功功率表的功能升級產(chǎn)品,一般具備下述功能:
具備功率表的基本功能:電壓、電流真有效值和總有功功率的測量
對功率表的基本功能的適用性進(jìn)行擴(kuò)展,使其能夠測量正弦電路和非正弦電路的電壓、電流真有效值和總有功功率。
一般要求適應(yīng)較寬的帶寬和較寬的基波頻率范圍
能夠?qū)Ψ钦译妷骸㈦娏骷肮β拾脑敿?xì)信息進(jìn)入定性和定量的分析。
定性分析一般通過直觀的時域分析法,時域分析法主要建立在實時波形的基礎(chǔ)上。
定量分析一般通過抽象但準(zhǔn)確量化的頻域分析法,頻域分析法主要基于傅里葉變換。