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變頻器試驗(yàn)臺 測試系統(tǒng)解決方案解析


  來源: 儀器儀表商情網(wǎng) 時間:2015-12-02 作者:荊楚
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但是變頻器輸出為PWM波,諧波含量豐富,變頻器輸出諧波主要集中在載波頻率整倍數(shù)附近,而低次諧波一般較小。當(dāng)載波頻率較高時,諧波頻率也高。若變頻器的載波頻率為fs,基波頻率為f1,變頻器輸出諧波主要集中在ks*fs±k1*f1。其中ks=1,2,3,4,5,6,7...k1=1,2,4,5,7...變頻器輸出諧波集中在載波頻率整倍數(shù)附近,ks越大,相應(yīng)的諧波越小,對于一般測量,分析到6倍開關(guān)頻率就足夠了。

比如當(dāng)fs=3kHz,f1=50Hz,其諧波主要集中在3kHz(1倍fs)、6kHz(2倍fs)、9kHz(3倍fs)、12kHz(4倍fs)、15kHz(5倍fs)、18kHz(6倍fs)附近,也就是說,諧波主要集中在60次,120次、180次、240次、300次、360次附近,若采用40次的電力諧波分析儀,分析結(jié)果沒有實(shí)際意義。

3、低基波頻率測量要求

變頻器輸出基波及諧波等測試均基于傅里葉變換,保證傅里葉變換精度的一個主要條件就是整周期截斷,也就是說,參與傅里葉變換的數(shù)據(jù)應(yīng)該是整數(shù)個信號周期對應(yīng)的數(shù)據(jù)。目前市面上大部分測量儀器做不到這一點(diǎn),其后果是測量數(shù)據(jù)波動大,測量精度無法保障。

另外,由于變頻器輸出諧波頻率較高,被測信號帶寬較寬,根據(jù)采樣定理,要求采樣頻率高于信號帶寬的兩倍。若信號帶寬為50kHz,采樣頻率必須高于100kHz。假設(shè)基波頻率為1Hz,這樣,在整周期截斷的要求下,至少分析1S(一個信號周期)的數(shù)據(jù),而1S的數(shù)據(jù)量為100k點(diǎn),即傅里葉變換的點(diǎn)數(shù)為100k點(diǎn)。一般測量儀器的處理器無法處理這么大量的數(shù)據(jù),運(yùn)算速度也跟不上,因此,實(shí)際測量中往往通過降低采樣頻率來減少傅里葉變換點(diǎn)數(shù),而降低采樣頻率之后,為了不違背采樣定理,只能在被測信號輸入側(cè)加抗混疊濾波器,這樣一來,傅里葉變換可以正常進(jìn)行,基波可以準(zhǔn)確獲取,但是,被測信號的高次諧波被抑制了,不能滿足變頻器輸出諧波測量的需要。

四、變頻器試驗(yàn)臺方案

本方案采用兩臺同規(guī)格型號變頻高速異步電機(jī)對拖的方式形成被試變頻器的能量回饋型負(fù)載,被試變頻器拖動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)于試驗(yàn)所需要的工況下,陪試電機(jī)由陪試變頻器(并網(wǎng)逆變器)加載,陪試變頻器為轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速可控的四象限變頻器,能量回饋交流電網(wǎng)。

主電量測試系統(tǒng)采用一套湖南銀河電氣有限公司研制的WP4000-6變頻功率分析儀。該系統(tǒng)由一臺WP4000變頻功率分析儀及6臺SP381201C變頻功率傳感器構(gòu)成。6臺SP38120C變頻功率傳感器分布于被試變頻器輸入、輸出側(cè),同步高速采集電量數(shù)據(jù),并通過高速光纖總線無損傳輸?shù)轿挥诓僮髋_的WP4000分析儀。傳感器采用定制測量柜安裝,測量柜兼具接線箱功能,每個測量柜安裝3臺傳感器。WP4000分析儀嵌入式或臺式擺置于操作臺。輔助測量系統(tǒng),如溫度、轉(zhuǎn)速等測量采用銀河電氣的分布式測試系統(tǒng)完成,由485總線傳輸至操作臺的試驗(yàn)上位機(jī),同時上位機(jī)通過定制開發(fā)的試驗(yàn)軟件結(jié)合PLC控制系統(tǒng)可自動化完成整個試驗(yàn)流程,并出具試驗(yàn)報表。

五、變頻器試驗(yàn)臺方案特點(diǎn)

SP系列變頻功率傳感器采用前端數(shù)字化技術(shù),將被測對象在測量前端直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,再通過高速光纖傳輸至分析儀端,切斷了傳導(dǎo)干擾的途徑,減少了引入誤差的環(huán)節(jié),極大的提高的整個測試系統(tǒng)的EMC電磁兼容性能,特別適用于復(fù)雜電磁環(huán)境下的變頻電量高精度測量。

WP4000變頻功率分析儀通過FPGA控制各個功率單元同步采樣時鐘,達(dá)到多通道同步采集,保證輸入、輸出功率同步測量,從而保證了效率的準(zhǔn)確測量。

WP4000變頻功率分析儀最高250KHz采樣率,100KHz帶寬,諧波模式測量(基波有效值測量)范圍需覆蓋0.1Hz~400Hz,低頻段能夠穩(wěn)定讀數(shù),配置上位機(jī)軟件最高可分析至2000次諧波,且電壓、電流相對誤差不低于0.2%。

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