銀河功率分析儀選型指南_變頻功率測(cè)試整體解決方案
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- 發(fā)布時(shí)間：2014/3/14 12:00:45
- 作者：AnyWay中國(guó)
本文從被測(cè)對(duì)象、測(cè)試行為、測(cè)試任務(wù)等角度出發(fā)對(duì)功率分析儀及功率計(jì)選型及功率分析儀配置進(jìn)行了詳細(xì)分析，為您提供變頻功率測(cè)試整體解決方案。
一、根據(jù)被測(cè)對(duì)象選擇功率分析儀/功率計(jì)
功率分析儀性能指標(biāo)直接決定功率測(cè)試系統(tǒng)的性能指標(biāo)，選擇功率分析儀或功率計(jì)的型號(hào)是變頻功率測(cè)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(jì)
表1. 根據(jù)被測(cè)對(duì)象選擇功率分析儀/功率計(jì)
|
工頻電量 |
變頻電量（4Hz） |
變頻電量（0.1Hz） |
| 虛擬儀器 |
DP800
DH2000 |
DH2000 |
DH2000 |
| 實(shí)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(cè)量的基波頻率下限值。
二、根據(jù)測(cè)試行為選擇功率分析儀/功率計(jì)
測(cè)試行為將影響或直接決定變頻功率測(cè)試整體解決方案。
1、企業(yè)、工廠(chǎng)的特定測(cè)試項(xiàng)目
試驗(yàn)臺(tái)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(yàn)室形象。
2、院校、研究院所的研究性測(cè)試項(xiàng)目
有特殊測(cè)試需求，希望降低成本且自身具備二次開(kāi)發(fā)能力的，可選擇DH2000便攜式虛擬功率分析儀。
3、臨時(shí)測(cè)試、便攜式測(cè)試
有便攜式要求的，對(duì)測(cè)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(jì)量檢定
計(jì)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(cè)試任務(wù)確定回路數(shù)
測(cè)試通道數(shù)將決定變頻功率測(cè)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(cè)回路特點(diǎn)。
有電氣連接，相同頻率，相位保持固定關(guān)系的測(cè)點(diǎn)屬于同一個(gè)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(shuō)相位必然保持固定關(guān)系。換言之，如果兩個(gè)電參量的相位永遠(yuǎn)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(shí)，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(yàn)室
例1.
一臺(tái)三相電機(jī)的三個(gè)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(gè)回路。
例2.
變頻器輸入頻率為50Hz，輸出也為50Hz時(shí)，實(shí)際上還是會(huì)存在微小的差異，因此，其輸入電參量與輸出電參量之間沒(méi)有固定的相位關(guān)系。輸入輸出屬于兩個(gè)不同的回路。
例3.
六相永磁直驅(qū)電機(jī)，由兩個(gè)星形連接三相繞組構(gòu)成。六個(gè)繞組之間相位關(guān)系固定，可以算是一個(gè)六相回路。 當(dāng)兩套繞組中性點(diǎn)未相連時(shí)。可以算作兩個(gè)三相回路。
例4.
雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子和電網(wǎng)側(cè)算是三個(gè)獨(dú)立的三相回路。
例5.
電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)（含控制器）輸入為直流，輸出為三相交流，算兩個(gè)獨(dú)立回路。
例6.
十五相感應(yīng)電機(jī)，由三套獨(dú)立的五相繞組構(gòu)成，十五個(gè)繞組之間相位關(guān)系固定，可以算是一個(gè)十五相回路。 三套繞組中性點(diǎn)未作鏈接時(shí)，可以算是三個(gè)五相回路。
四、確定每個(gè)回路的功率單元數(shù)
熟悉被測(cè)回路特點(diǎn)，可以用最小的代價(jià)完成測(cè)試任務(wù)，是變頻功率測(cè)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(jì)的功率單元指一路電壓及一路電流，電壓和電流信號(hào)為關(guān)聯(lián)信號(hào)，即：電壓和電流信號(hào)存在至少一個(gè)公共點(diǎn)。
圖. 六相永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)只需要四個(gè)變頻功率傳感器
例如，Uab和Ia包含一個(gè)公共點(diǎn)，Uan和Ian包含兩個(gè)公共點(diǎn)。
依據(jù)基爾霍夫電壓、電流定律，一個(gè)回路包含N個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以采用N-1個(gè)功率單元進(jìn)行測(cè)量。
依據(jù)基爾霍夫電壓、電流定律，一個(gè)回路包含N個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以采用N-1個(gè)功率單元進(jìn)行測(cè)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(xiàn) |
2/3 |
| 變頻三相三線(xiàn) |
3/2 |
| 三相四線(xiàn) |
3 |
| 工頻雙三相三線(xiàn) |
4/6 |
| 變頻雙三相三線(xiàn) |
6/4 |
| 三個(gè)三相三線(xiàn) |
6/9 |
| 六相六線(xiàn) |
5/6 |
| 六相七線(xiàn) |
6 |
注：3/2表示推薦三個(gè)功率單元，也可采用兩個(gè)功率單元。2/3表示兩個(gè)功率單元可準(zhǔn)確測(cè)量，認(rèn)為需要時(shí)，可以采用三個(gè)功率單元。
五、將每個(gè)回路的功率單元數(shù)量累加得到功率單元總數(shù)
一臺(tái)WP4000可配置1~6個(gè)功率單元，N臺(tái)WP4000級(jí)聯(lián)可連接6N個(gè)功率單元，所有功率單元可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格同步測(cè)量。
一臺(tái)WP3000可配置1~4個(gè)功率單元。
一臺(tái)DH2000可配置1~6個(gè)功率單元，N臺(tái)DH2000級(jí)聯(lián)可連接6N個(gè)功率單元，所有功率單元可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格同步測(cè)量。
一臺(tái)AP2001內(nèi)置一個(gè)功率單元。
一臺(tái)AP2003內(nèi)置三個(gè)功率單元。
一臺(tái)DP800可配置1~3個(gè)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(jì)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(jì)的數(shù)量。
至此，變頻功率測(cè)試整體解決方案的系統(tǒng)架構(gòu)基本確定。
六、確認(rèn)接線(xiàn)圖
選擇正確的接線(xiàn)圖，許多運(yùn)算工作可以交給功率分析儀來(lái)做，可以簡(jiǎn)化變頻功率測(cè)試整體解決方案中的軟件工作。
所謂接線(xiàn)圖就是功率單元的在實(shí)際被測(cè)回路中的分配圖，選擇匹配的接線(xiàn)圖，WP4000可依據(jù)接線(xiàn)圖直接顯示各個(gè)回路的各種電參量。
例如：
同樣是兩個(gè)功率單元，選擇兩個(gè)獨(dú)立回路接線(xiàn)圖（1V1A×2）時(shí)，功率分析儀只顯示每個(gè)回路的電壓、電流、功率及諧波等相關(guān)參數(shù)。
選擇2V2A接線(xiàn)圖時(shí)，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(xiàn)圖，包含了大部分工程測(cè)試需要。
若您的測(cè)試應(yīng)用不在此列，可選擇通用接線(xiàn)圖，即：所有功率單元獨(dú)立顯示。
您也可以將您的測(cè)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(xiàn)圖，必要時(shí)候，可以依據(jù)您的需要定制接線(xiàn)圖。
七、確定功率單元及可能需要的電壓、電流傳感器類(lèi)型
多數(shù)用戶(hù)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(shí)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(jiàn)《
您知道您的功率測(cè)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(lèi)型的是影響變頻功率測(cè)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(hào)。
AP2001和AP2003的功率單元為內(nèi)置，可準(zhǔn)確測(cè)量0.1V-1280V電壓和4mA-6A電流。
DT數(shù)字變送器最高測(cè)試電壓為1280V，最大測(cè)試電流為128A；SP變頻功率傳感器最高測(cè)試電壓為16kV、最大測(cè)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(duì)于1280V/128A以?xún)?nèi)的電參量，選擇DT數(shù)字變送器。
對(duì)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(duì)于工頻正弦信號(hào)，被測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍較小時(shí)，從經(jīng)濟(jì)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(duì)于工頻正弦信號(hào)，被測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍較大時(shí)，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，建議選擇SP系列變頻功率傳感器，因?yàn)檫@樣可以節(jié)省大量的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和占地面積，從而降低系統(tǒng)成本。
3.對(duì)于變頻電量測(cè)試，建議選擇SP系列變頻功率傳感器。
4.當(dāng)被測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍較窄，并且能找到適合
變頻電量測(cè)量的、可以實(shí)現(xiàn)比差和
角差溯源的傳感器時(shí)，也可選擇DT數(shù)字變送器加相應(yīng)的電壓、電流傳感器。
在線(xiàn)工具 
