如何打倒諧波測(cè)量的“攔路虎”？

眾所周知，諧波是一種由非線性負(fù)載產(chǎn)生的常見(jiàn)干擾信號(hào)，它會(huì)影響設(shè)備的正常工作，是電氣設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)非常關(guān)注的一項(xiàng)參數(shù)。特別是并網(wǎng)設(shè)備，其生成的諧波會(huì)流入電網(wǎng)造成污染，影響附近供電環(huán)境的電能質(zhì)量。

IEC61000-4-7諧波測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

要對(duì)并網(wǎng)設(shè)備中波動(dòng)的電壓電流進(jìn)行精確測(cè)量，需根據(jù)IEC61000-4-7標(biāo)準(zhǔn)（對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)GB/T-17626.7-2008）中的規(guī)定公式，以10個(gè)信號(hào)周期的時(shí)間窗，5Hz的頻譜分辨率對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT分析。但若想保證FFT結(jié)果真實(shí)有效，測(cè)量?jī)x器需針對(duì)FFT常見(jiàn)的頻譜混疊和頻譜泄露問(wèn)題進(jìn)行處理。普通的功率計(jì)對(duì)這兩種問(wèn)題并沒(méi)有針對(duì)性措施，因此諧波測(cè)量結(jié)果存在偏差，其諧波分析功能也淪為雞肋。

圖1 IEC61000-4-7諧波測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

該如何解決頻率混疊和頻譜泄露這兩頭諧波測(cè)量的“攔路虎”呢？致遠(yuǎn)電子PA300系列功率計(jì)除了諧波算法符合IEC61000-4-7諧波測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求外，還配備了以下兩種“獨(dú)門(mén)武器”，目的是解決頻譜混疊和頻譜泄露這兩頭諧波測(cè)量的“攔路虎”。

圖2 PA300系列功率計(jì)

從源頭抑制頻譜混疊與頻譜泄露

抗混疊濾波器：根據(jù)采樣定理fs≥2f，若輸入信號(hào)包含的最大頻率f ＞采樣頻率fs的一半，則采樣后的信號(hào)將無(wú)法正確還原。功率計(jì)內(nèi)置純硬件抗混疊濾波器，可將被測(cè)信號(hào)的高頻雜波部分去除，防止頻譜混疊現(xiàn)象的出現(xiàn)。

圖3 高頻噪聲引起頻譜混疊

鎖相環(huán)技術(shù)：當(dāng)采樣周期不是信號(hào)周期的整數(shù)倍時(shí)，截取的采樣部分?jǐn)?shù)據(jù)就不是一個(gè)完整的周期信號(hào)，F(xiàn)FT時(shí)會(huì)出現(xiàn)頻譜泄露，影響幅值測(cè)量的準(zhǔn)確。為了最大限度的抑制頻譜泄露，PA300通過(guò)鎖相環(huán)倍頻技術(shù)讓采樣頻率同步跟蹤輸入信號(hào)的基波頻率，從根源上杜絕了頻譜泄露現(xiàn)象的產(chǎn)生。

圖4 同步采樣有效避免頻譜泄露

功率計(jì)功能拓展——PAM軟件

在保證諧波準(zhǔn)確測(cè)量的同時(shí)，解決諧波問(wèn)題通常需要查看各次諧波數(shù)據(jù)、諧波柱狀圖、趨勢(shì)圖以及波形圖等功能。這些功能都可以通過(guò)PAM軟件實(shí)現(xiàn)測(cè)量與顯示。數(shù)據(jù)可以選擇由USB、GP-IB、RS-232或以太網(wǎng)通信接口上傳到PC端，并通過(guò)PAM軟件在PC端上實(shí)現(xiàn)同步顯示和數(shù)據(jù)報(bào)表導(dǎo)出，真正為用戶解決諧波測(cè)量的問(wèn)題。

圖5 PAM軟件