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变频功率分析仪

以变频电量为基本测量与分析对象的仪器/装置

变频功率分析仪是指以变频电量为基本测量与分析对象的仪器/装置。

产品介绍
变频电量是指用于传输功率的，并且满足下述条件之一的交流电量：
◆信号频谱仅包含一种频率成分，而频率不局限于工频的交流电信号。
◆信号频谱包含两种或更多的被关注的频率成分的电信号。
变频电量包括：电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、谐波等。
变频功率分析仪是用于各类变频调速系统的电压、电流、功率、谐波等电量测试、计量的新型测量设备，是变频技术高速发展的必然产物，也是变频技术持续健康发展的重要基础仪器，更是变频设备能效评测不可或缺的工具。
通用框图
右图1所示为变频功率分析仪的通用框图，依据所采用的技术，图中列出的所有部件并非均不可缺少。如有需要，图中的变送电路可以包含各种进行电压、电流变换的模拟量输出的传感器或变送器。图中的传输系统用于传输数字信号，可以是仪器内部的连线，也可以外部的连线，外部连线可以是电缆或光纤或无线传输系统，采用电缆或光纤或无线传输系统时。分析仪在结构上一般包括三个部分：传输系统之前的数字量输出变频电量变送器（包含变频电压变送器、变频电流变送器或二者的组合）、电缆或光纤或无线传输系统、传输系统之后的数字量输入二次仪表。
为表述方便，本部分根据传输系统的不同形式，分为一体式变频功率分析仪和分体式变频功率分析仪。
注1：采用分体的方式更为合理，原因是这样可以将数字量输出变频电量变送器移至测量前端，从而缩短模拟量传输线路，可以有效降低传输线路的损耗和干扰。
注2：对于分体式变频功率分析仪，有时将数字量输出变频电量变送器称为数字量输出变频电量传感器，将数字量输入二次仪表称为变频功率分析仪，而将包含传输系统在内的三个部分一起称为变频功率测试系统。但是，本部分规定的变频功率分析仪是上述三个部分的总和。
额定值
一次电压
220V、380V、660/690V、1000/1140V、3k/3.3kV、6kV、10kV、20kV、35kV。
一次电流
10A、12.5A、15A、20A、25A、30A、40A、50A、60A、75A以及它们的十进制倍数或小数。有下划线者为优先值。
频率范围
对于变频功率分析仪而言，额定频率范围应该是一组包含下限和上限的数值，额定频率范围由制造厂家自行规定，在规定的额定频率范围内，分析仪的测量误差应满足准确级对应误差限制的要求。
辅助电源电压
额定辅助电源电压是指装置运行时在其自身电源端口测得的电压，如有必要，包括制造方提供的或要求装入的串联辅助电阻或附件，但不包括连接电源的导体。
额定辅助电源电压包括交流电源和直流电源。交流电源应采用230/400V。
注：230/400V将是未来唯一的IEC标准电压，并推荐在新系统上采用。IEC 标准化工作将在下阶段考虑把现有系统中的220/380V和240/415V这些不同电压归入230/400V（1±10%）范围内。
辅助电源频率
额定电源频率的标准值为直流、50Hz和60Hz。
采样速率
采样速率不应低于带宽（或防混叠滤波器截止频率）的两倍。
带宽
带宽额定值不应高于采样速率的1/2。
准确级标称
准确级
对于分体式变频功率分析仪，其测量准确度取决于数字量输出变频电量变送器的准确级，可只对数字量输出变频电量变送器的准确级进行标称，其准确级按照测量用变频电量变送器检定规程进行试验。然而，标称该类变送器准确级时，需与数字量输入的二次仪表配合才能完成准确级试验过程。准确级验证过程中，也完成了数字量输入仪表的数值运算方式方法的正确性。
变频功率分析仪准确级应以该准确级在额定频率范围内、额定电压和/或额定电流下所规定的最大允许误差百分数来表示。
电压、电流和功率的准确级应分别标称；
电压、电流应分别标称真有效值和基波有效值的准确级；
功率应分别标称有功功率和基波有功功率的准确级；
对于电压、电流具备多个量程的分析仪，标称的准确级应适用每个量程。
标准准确级
变频功率分析仪的电压、电流测量的标准准确级为：0.05、0.1、0.2、0.5、1；
变频功率分析仪的功率测量的标准基本准确级为： 0.1、0.2、0.5、1、2；
变频功率分析仪的标准角差准确级为： 普通、S1、S2、S3；
变频功率分析仪的功率测量标准准确级为基本准确级与角差准确级的组合，例如：0.1级、0.1S1级、0.1S2级、0.2S3级等等。
若交、直流准确级不同，应同时标称两者的准确级。
直流准确级
电网采用变压器变电后，电量不含直流分量，但是，对于直接变频器输出变频电量，由于变频器设计、器件等的影响，可能会输出直流分量，对于电压型变频器而言，小的直流电压分量，可在负载（电机）端产生较大的直流电流，影响电机的正常运行。因此，用于直接测量变频器输出的变频电量分析仪，应该可以测量直流分量。
能够测量直流分量的变频电量变送器，应标注直流准确级，直流准确级应以该准确级在额定电压和/或额定电流下所规定的最大允许误差百分数来表示。
谐波准确级
谐波测量准确度与谐波分布特点有关。电网谐波主要为低次谐波，且含量较小。变频电量分析仪用于测量电网谐波时，其准确级要求同GB/T20840.8-2007。
变频器输出PWM波的谐波分布与电网不同，主要有下述特点：
A、 谐波主要集中在开关频率整数倍附近，其谐波频率较高。对于二电平变频器，变频电量变送器的带宽至少是开关频率的6倍以上。对于三电平和多电平变频器，带宽不低于基波频率的10倍以上。
B、 谐波幅值较大，在带宽范围内，可以获取较高的测量精度。
在额定频率范围内，谐波含量大于仪表量程10%时，要求谐波幅值误差不大于等级指数的2倍。
在额定频率范围之外，1/4带宽范围之内，谐波含量大于仪表量程10%时，谐波幅值误差不大于±5%。
调制比大于0.25时，谐波总含量的误差不大于±5%。
技术指标
项目 技术指标 条件
带宽 100kHz
最高采样频率 250kHz
电压测量精度 0.2%rd 幅值：0.75%~150%UN；基波频率：DC，0.1Hz~400Hz
电流测量精度 0.2%rd 幅值：1%~200%IN；基波频率：0.1Hz~400Hz
功率测量精度 0.5%rd 功率因数：0.2~1；基波频率：0.1Hz~400Hz
功率测量精度 1%rd 功率因数：0.05~0.2；基波频率：0.1Hz~400Hz
频率测量精度 0.02%rd 0.1Hz~400Hz
电压过载时间 10分钟 U<1.5UN
电流过载时间 3分钟 I<2IN
隔离电压 2UN+1kV 50Hz，1min
应用
变频功率分析仪广泛应用于电力推进、电机、风机、水泵、风力发电、轨道交通、电动汽车、变频器、特种变压器、荧光灯、LED照明等领域的产品检试验、能效评测及电能质量分析。
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