带您走进功率分析仪(2015内部培训第四讲)

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比差参比条件
WP4000的比差参比条件与精度指标
幅值在满量程的0.5%~100%范围内 基波频率在 DC,0.1Hz~1500Hz 范围内
0.2%rd
WP4000变频功率分析仪为何标称相对精度？
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角差参比条件
角差参比条件 角差主要与频率有关，一般而言，主要分量与频率成正比。 0.2级互感器的角差为10′； AnyWay的C型功率单元在50Hz时的角差为5′。
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离开电磁兼容，一切都是浮云！
前端数字化，复杂电磁环境下的高精度测试解决方案！
前端数字化是技术发展的必然趋势
前端数字化+电磁兼容+远距离传输
前端数字化_复杂电磁环境下的高精度测量解决方案
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运算能力很重要
FFT大幅度提高了运算速度 • 点数越多，优势越明显 利弊相随，祸福相依 • FFT使早期的计算机应用成为可能 • FFT有局限 • 计算机速度发展使DFT可以尽情施展 未来属于DFT
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是什么？
主要功能与电能表类似 电能表与电力系统的贸易结算密切相关 功率分析仪与提高能源效率为目的的机电设备研究密切相关 精度高：优于0.2% 多功能：功率计、示波器、谐波分析、电能质量分析、无纸记录仪等等 多参量：电压、电流、功率、频率、谐波等等
宽频带：DC，0.1Hz~1500Hz（或2600Hz，更高频率的测试目的和要求均不
无缝量程转换+多种配置方案
无缝转换量程与自动转换量程有何区别？
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离开电磁兼容，一切都是浮云！
传统仪表是这样的！
前端数字化是技术发展的必然趋势
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离开电磁兼容，一切都是浮云！
这样划分系统！ 这样划分系统！
长，容易引入干扰！ 缩短！
短，一般为 变长，用光纤替代！ PCB上的敷铜线！
前端数字化是技术发展的必然趋势
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发展史
1882年，美国的特斯拉在爱迪生公司时候发明了两相交流发电机，由于爱迪生
坚持只搞直流方式，因此特斯拉把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋
公司。 1889年，西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂，1892年成功地将15000伏电压送 到了皮茨菲尔德。 1889年，匈牙利岗兹公司一位德国人布勒泰制作成总重量为36.5kg的世界上第 一块感应式电能表。 1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW，
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问与答
11、什么是对称分量法 ？ 12、三相不平衡度有哪些算法？ 13、如何确定用二瓦计法和三瓦计法？ 14、二瓦计法相位与功率因数有什么关系？ 15、变频电机一定要用三瓦计法吗？
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问与答
16、功率因数有哪些计算方式？ 17、什么是角差溯源？ 18、霍尔传感器角差如何？ 19、霍尔传感器的角差对功率测量的影响大吗？ 20、银河功率分析仪一百问
在周期量的值等同地重复时，自变量的两个值之间的最小的差。
当自变量为时间时，周期的符号用T。
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无功功率
银河百科“无功功率”
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视在功率
银河百科“视在功率”
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功率因数
银河百科“功率因数”
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基波
银河百科“基波”
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谐波
银河百科“谐波”
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传感器角差将成为瓶颈
角差误差传递公式
角差+低功率因数
不同功率因数下相位误差对功率测量准确度的影响
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量程转换方式和量程数量都非常重要
宽范围测试是提高仪表适用性的要求 • 各种传感器输出信号大小差异很大
让它成 为可能！
量身定做的无缝量程转换
• 某些试验测试动态范围很宽 单一配置方案很难满足变化的需求 • 有几个量程≠你能用几个量程。 无缝量程转换的意义 • 转换过程不丢失微小的细节！
电压与水位高低所造成的“水压”相似。
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电流 导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流 （current）。其大小等于单位时间内导体截面积上通过的电荷量。 电流的符号为I。在国际单位制中，电流的单位为安培（A，简称安），常用单位 还有微安（μ A）、毫安（mA）、千安（kA）等。 电流与水管中的“流量”相似。
电压与电流的乘积，力与速度的乘积，压力与流量的乘积，扭矩与转速的乘积都
等于或正比于功率。
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功率 在电学中，功率分为有功功率、无功功率和视在功率，在非正弦电路中，无功功 率又分为位移无功功率和畸变无功功率，而位移无功功率和畸变无功功率的方和 根称为广义无功功率。 在电学中，由于有功功率等于瞬时功率在一个周期内的平均值，有功功率也称为 平均功率。
参比条件 核心技术指标有带宽、比差和角差，分别代表频率、幅值和相位特性； 带宽、比差、角差等技术指标都有对应的产比条件； 离开参比条件谈技术指标，没有意义。
进口高精度功率分析仪基本误差及精度大揭秘
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带宽的参比条件
某标称带宽为10MHz的功率分析仪在不同基频下的采样率
0.5Hz时采样率为4096Hz，实际带宽为2kHz。不能满足PWM谐波分析的需要。 50Hz时采样率为51.2kHz，实际带宽为25.6kHz。
带宽不同于准确频率限值范围
传感器+固有+数字+抗混叠+傅里叶
宽频带功率分析仪带宽相关的几个重要指标 功率分析仪带宽是否越宽越好？
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低角差是低功率因数下功率测量准确度的保障
一般仪器只标称cosφ =1的精度
• 低功率因数下精度没有保障
有些仪器低功率因数下标称精度超高 • 指标本身值得斟酌 • 超低功率因数一般发生在大功率设备，
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电能质量
银河百科“电能质量”
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抗混叠滤波器
银河百科“抗混叠滤波器”
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傅里叶变换
银河百科“傅里叶变换”
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频谱泄露
银河百科“频谱泄露”
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三相不平衡度
银河百科“三相不平衡度”
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相关概念
同步源
产品问答“同时采样与同步测量”
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1980年，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高
档单片机。 1980年，日本NEC公司推出的mP D7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP 芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。
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发展史
20世纪80年代，计算机开始普及！ AD转换器、单片机的诞生及计算机的普及，开启了数字化仪器仪表的新篇章！ 20世纪90年代初，国防科技大学研制的以功率测量为核心的大型电机多参数计
5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。
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发展史
1952年，美国NLS研制成功第一台数字式电压表。
20世纪60年代末，日本横河将时分割乘法器技术应用于功率计。 1975年，第一个单片的10位AD转换器诞生。 1975年，美国德州仪器公司(TI公司)首次推出4位单片机——TMS-1000单片机， 标志着单片机诞生。 1976年，Intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，使单片机发展进入一个新 阶段。
当每秒通过导体截面积的电荷量为1库仑时，电流为1A，即：1安培=1库仑/秒。
“安培”是国际单位制中7个基本单位之一。
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相关概念
功率 功率（Power）是指物体在单位时间内所做的功或转换的能量。功率是描述做功 快慢的物理量。 在国际单位制中，功率的单位是瓦特（W，简称瓦），常用单位还有毫瓦 （mW）、千瓦（kW）、兆瓦（MW）。 功率为一个千瓦的用电器，一个小时消耗的电能为一度电。
在电学中，不指明时，功率特指有功功率。其符号为P。无功功率或位移无功功
率的符号为Q，单位为乏（Var）。视在功率的符号为S，单位为伏安（VA）。畸 变无功功率的符号为D。
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相关概念
频率 频率的英文为：Frequency。 《GB/T 2900.1-2008 电工术语 基本术语》对频率定义如下： 周期的倒数。 对于时间周期，频率的符号为f。 《GB/T 2900.1-2008 电工术语 基本术语》对周期定义如下：
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问与答
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问与答
1、谐波及间谐波相关概念详解 2、有效值、真有效值、基波有效值、全波有效值概念辨析 3、横河功率分析仪的校准平均值真的可以替代基波有效值吗？ 4、功率分析仪的主要测试参数及基本功能
5、电能质量分析仪主要测量参数的含义
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问与答
6、什么是傅里叶变换？ 7、AnyWay变频功率分析仪为何采用DFT而不采用FFT？ 8、AnyWay的超强运算力有何实际意义？ 9、什么是抗混叠滤波器 ？ 10、什么是频谱泄露 ？
相同！） 是节能减排的一大利器！
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构成原理
传感器、功率单元、主机
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相关概念
功率、基波、谐波
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相关概念
电压 电压（voltage），也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于 电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A 点移动到B点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。 电压的符号为U。在国际单位制中，电压的单位为伏特（V，简称伏），常用的 单位还有微伏（μ V）、毫伏（mV）、千伏（kV）等。
FFT与DFT的较量
FFT+DFT
AnyWay变频功率分析仪为何采用DFT而不采用FFT？
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技术指标
精度、参比条件
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精度标称方式
精度标称方式 a%rd±1个字； b%Fs； a%rd+b%Fs a%rd（限定准确限值范围） 0.05级
电工仪表准确度等级详解
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参比条件与技术指标同等重要
算机数据采集系统在湘潭电机得到成功应用。
进入21世纪以来，网络、在线、智能等高科技化已成为现代仪器最主要的特征和 发展趋势。 2006年，银河电气研制成功我国第一台适用变频功率测量的WP4000变频功率 分析仪，首次提出了变频电量的概念。 2015年，历经9年时间，银河电气与湖南省计量检测研究院及国防科技大学建立 并完善了我国变频电量量值溯源体系。
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学习方法
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你想成为什么，不代表你能成为什么？
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Thanks!
1867年，比利时的格拉姆发明了第一台交流发电机，1869年，格拉姆发明了改
进型的直流发电机。这是两台真正用于工业生产的发电机。其输出功率约3.2KW。 1880年美国人爱迪生利用电解原理发明了直流安时计（最原始的电能表） 1882年，美国戈登制造出了功率为447kW，高3m，重22吨的两相式发电机。
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带您走进功率分析仪
银河电气2015培训第四讲
徐伟专
A. 是什么？
目录
CONTENTS
B. 构成原理 C. 相关概念 D. 关键技术 E. 技术指标
F. 问与答
G. 学习方法
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是什么？
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发展史
1831年，英国的法拉第发现了电磁感应现象，开启了人类的电气化时代！法拉 第建造了第一座直流发电机原型 1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流永磁发电机 1841年，德国威廉·爱德华·韦伯发明了电流表 1846年，德国威廉·爱德华·韦伯发明了电功率表 1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机
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比差参比条件
比差参比条件 比差与频率相关； 比差与幅值相关； 比差与量程相关。
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比差参比条件
某标称精度为0.02%的功率分析仪在不同基频下的精度
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比差参比条件
某功率分析仪在不同幅值时的精度
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比差参比条件
某功率分析仪在不同量程下均有一wenku.baidu.com固定误差
2V量程的满度误差为1.08%。
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关键技术
带宽、角差、同步、运算能力
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带宽是功率分析仪的重要指标
带宽窄了，高次谐波被抑制 • 上升/下降过程变缓慢 • 棱角变得圆滑（朗格朗日） 功率分析仪带宽不同于示波器带宽 • 宽带宽要有大容量存储才能发挥 • 宽带宽要有超强运算力才能彰显 • 傅里叶带宽往往不是固定值
带宽决定上升时间