橫河功率分析儀的校準(zhǔn)平均值真的可以替代基波有效值嗎？
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- 發(fā)布時(shí)間：2014/3/7 10:15:25
- 作者：銀河電氣
問(wèn)題：
橫河功率分析儀技術(shù)資料中“變頻器電壓測(cè)量討論”中，提到了有一種比FFT變換更合適的適用變頻器電壓基波有效值測(cè)量的方法。
在變頻器電壓測(cè)量中，平均整流有效值真的可以替代基波有效值嗎？
解答：
一MEAN值的含義
MEAN值也稱校準(zhǔn)平均值或修正平均值，這里的平均值指絕對(duì)值的平均值，在測(cè)量中可將交流電壓、電流整流后通過(guò)積分器獲取。所謂校準(zhǔn)是指當(dāng)被測(cè)量為標(biāo)準(zhǔn)正弦波時(shí)，將上述平均值乘以一個(gè)系數(shù)，使其等于正弦波的有效值。
二MEAN值是傳統(tǒng)交流測(cè)量方法
值得一提的是，橫河功率分析儀技術(shù)資料中提到的MEAN值測(cè)量方法，并非橫河功率分析儀特有，更不是橫河發(fā)明的。如果換一個(gè)說(shuō)法，您或許更熟悉，那就是均值檢波法。
三MEAN值的合理性
橫河功率分析儀技術(shù)資料中說(shuō)到的FFT算法不實(shí)用有一定的道理。
第一，實(shí)際測(cè)量中，被測(cè)信號(hào)的基波頻率隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化，F(xiàn)FT算法要求采樣頻率為基波頻率的2的N次冪倍，這是很難做到的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們可以用沒(méi)有2的N次冪倍的要求的DFT算法。雖然DFT算法的運(yùn)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于FFT算法，但是，在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天，這已經(jīng)不是問(wèn)題。
第二，不論是FFT還是DFT，嚴(yán)格講都只適用于周期信號(hào)，對(duì)于非周期變化的，且變化較快的信號(hào)，采用MEAN值法確實(shí)更為有效。
四變頻器電壓測(cè)量中MEAN值的局限性
從MEAN值的定義中，可以看出，MEAN值可以用于替代標(biāo)準(zhǔn)正弦波的有效值的測(cè)量。由于標(biāo)準(zhǔn)正弦波不含諧波，其有效值也等于其基波分量的有效值（簡(jiǎn)稱基波有效值）。
在變頻器電壓測(cè)量中，MEAN值有另外的含義，MEAN值不再等于被測(cè)電壓的有效值，但是，特定條件下，MEAN值等于被測(cè)電壓的基波有效值。
所謂特定條件，是指資料中所說(shuō)的疑似正弦波為正弦調(diào)制的PWM波（SPWM），且載波比足夠大時(shí)。
在且僅在上述兩種情況下（理論上還可以構(gòu)建一些特殊波形，使其基波有效值等于MEAN值，但是實(shí)際測(cè)量中基本遇不到），MEAN值在數(shù)值上等于被測(cè)信號(hào)的基波有效值，測(cè)量中可以用于替代基波有效值。
早期的變頻器多數(shù)采用正弦調(diào)制，現(xiàn)在的變頻器的調(diào)制方式越來(lái)越多，用戶往往不能確認(rèn)其變頻器是否采用正弦調(diào)制方式，MEAN值用于變頻器電壓測(cè)量的局限性越來(lái)越大。
MEAN值也不適用于畸變波形的測(cè)量，如：被諧波污染的電網(wǎng)電壓，變頻器輸入電流，電機(jī)或變壓器空載輸入電流等等。
五結(jié)論
綜上所述，橫河功率分析儀所述的MEAN值在有一定的存在價(jià)值，但是，無(wú)論如何，當(dāng)我們需要的是基波有效值的時(shí)候，直接測(cè)量基波有效值還是有必要的。當(dāng)選購(gòu)橫河功率分析儀用于測(cè)量變頻器輸出電量時(shí)，建議購(gòu)買(mǎi)其諧波測(cè)量選件（/G6選件）。
銀河電氣的WP4000
變頻功率分析儀將基波有效值（h01）和MEAN值及RMS值都作為基本的、必備測(cè)量手段，儀器無(wú)需購(gòu)買(mǎi)任何選件，即可實(shí)現(xiàn)上述所有測(cè)量方法。
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