【测试】变频器试验台测试系统解决方案-第2页-北极星输配电网

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三、变频器试验台需求分析

1、测量仪器要求

变频器主电路结构一般为“交—直—交”，在整流回路中接有大电容，输入电流为脉冲式充电电流，在逆变输出回路中输出电压信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形。面对变频器含有大量谐波、高畸变或是非工频的电量，采用传统的仪表对其进行测量会产生较大的误差，甚至出现测量结果完全错误的情况，准确的测量方法是采用带FFT功能的仪器。

2、谐波分析要求

目前市面上的谐波检测设备，大多按照电力系统谐波分析、电能质量分析需要进行设计，遵循国家标准《GB/T17628.7电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则(IEC61000-4-7)》相关技术要求，用于测量叠加在50Hz/60Hz电力系统基波上，频率为9kHz以下的谐波和谐间波。如《DL/T1028-2006电能质量测试分析仪检定规程》对电网谐波分析仪进行检定的最高谐波次数为50次。大部分电力系统谐波分析仪的最高谐波阶数为40或50，可以满足电力系统谐波分析的一般需要。

但是变频器输出为PWM波，谐波含量丰富，变频器输出谐波主要集中在载波频率整倍数附近，而低次谐波一般较小。当载波频率较高时，谐波频率也高。若变频器的载波频率为fs，基波频率为f1，变频器输出谐波主要集中在ks*fs±k1*f1。其中ks=1，2，3，4，5，6，7...k1=1，2，4，5，7...变频器输出谐波集中在载波频率整倍数附近，ks越大，相应的谐波越小，对于一般测量，分析到6倍开关频率就足够了。

比如当fs=3kHz，f1=50Hz，其谐波主要集中在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，也就是说，谐波主要集中在60次，120次、180次、240次、300次、360次附近，若采用40次的电力谐波分析仪，分析结果没有实际意义。

3、低基波频率测量要求

变频器输出基波及谐波等测试均基于傅里叶变换，保证傅里叶变换精度的一个主要条件就是整周期截断，也就是说，参与傅里叶变换的数据应该是整数个信号周期对应的数据。目前市面上大部分测量仪器做不到这一点，其后果是测量数据波动大，测量精度无法保障。

另外，由于变频器输出谐波频率较高，被测信号带宽较宽，根据采样定理，要求采样频率高于信号带宽的两倍。若信号带宽为50kHz，采样频率必须高于100kHz。假设基波频率为1Hz，这样，在整周期截断的要求下，至少分析1S(一个信号周期)的数据，而1S的数据量为100k点，即傅里叶变换的点数为100k点。一般测量仪器的处理器无法处理这么大量的数据，运算速度也跟不上，因此，实际测量中往往通过降低采样频率来减少傅里叶变换点数，而降低采样频率之后，为了不违背采样定理，只能在被测信号输入侧加抗混叠滤波器，这样一来，傅里叶变换可以正常进行，基波可以准确获取，但是，被测信号的高次谐波被抑制了，不能满足变频器输出谐波测量的需要。

原标题：变频器试验台测试系统解决方案

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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