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LMG671功率分析儀由正弦源供電的非線性負(fù)載的無(wú)功功率
日期：2025-01-08 22:35
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摘要：LMG671功率分析儀由正弦源供電的非線性負(fù)載的無(wú)功功率，測(cè)量無(wú)功功率的兩種方法，一種是使用原始畸變電流信號(hào)，另一個(gè)是濾波后的電流信號(hào)。在這個(gè)例子中被測(cè)物是一臺(tái)LMG95測(cè)量自己的消耗。
LMG671功率分析儀由正弦源供電的非線性負(fù)載的無(wú)功功率
測(cè)量無(wú)功功率的兩種方法，一種是使用原始畸變電流信號(hào)，另一個(gè)是濾波后的電流信號(hào)。在這個(gè)例子中被測(cè)物是一臺(tái)LMG95測(cè)量自己的消耗。
用畸變電流信號(hào)的測(cè)量
我們使用如下輸入信號(hào)：
電壓信號(hào)從ZES ZIMMER 5000i功率源中獲得。這個(gè)電壓是頻率50Hz的正弦波。
電流信號(hào)是未濾波的并且是有畸變的，但是只包含諧波分量（50Hz，100Hz，…）。
上面顯示的數(shù)值是在“HARM100”模式下獲得。如你所看到的，視在功率“S”是非常高的，是由畸變無(wú)功功率“D”造成的而不是相位偏移。你可以計(jì)算相位偏移無(wú)功功率Qshift，如下計(jì)算：
用濾波后的電流信號(hào)測(cè)量
另一個(gè)方法獲得畸變無(wú)功功率“D”在如下實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)。我們使用和上面一樣的設(shè)置，另外再設(shè)置一個(gè)30Hz的數(shù)字濾波。
為了過(guò)濾掉畸變電流輸入信號(hào)，我們做了如上的濾波設(shè)置。
現(xiàn)在電流波形是接近正弦的了，因?yàn)?次以上諧波被過(guò)濾掉了。
由于設(shè)置了濾波器，基本分量會(huì)稍微小一點(diǎn)。如你看到的，有功功率P是與總的視在功率S是很接近的。現(xiàn)在測(cè)量到的無(wú)功功率Q是由于電壓和電流之間的相位偏移造成的。Qshift=3,7961var，是在“用畸變電流信號(hào)的測(cè)量”內(nèi)容中計(jì)算得出。
輸入信號(hào)的畸變可能會(huì)造成一個(gè)非常大的視在功率。為了計(jì)算畸變無(wú)功功率D，你需要無(wú)功功率Q的兩個(gè)不同數(shù)值。首先需要測(cè)量畸變輸入信號(hào)，這個(gè)意味著總的無(wú)功功率包含2個(gè)部分：Qdist（D）和Qshift。**個(gè)測(cè)量需要帶入濾波后的輸入信號(hào)?，F(xiàn)在畸變無(wú)功功率Qdist“D“變成0（沒(méi)有諧波），這個(gè)代表Q等于Qshift。用下面的公式你可以獲得正確的Qdist（D）:
注意：這是有效的情況是濾波后只有Qshift存在。下面是一個(gè)無(wú)效的例子。
在LMG95上，你可以用“HARM100“選件直接測(cè)量獲得準(zhǔn)確的“D”值。
熱風(fēng)槍的爆射控制信號(hào)的測(cè)量
下面的電路將描述測(cè)量不同類(lèi)型功率的正確值的難度。在實(shí)際應(yīng)用中，你會(huì)找到很多如上的理論解釋。
LMG671功率分析儀由正弦源供電的非線性負(fù)載的無(wú)功功率試驗(yàn)
電路的搭建如下圖所示：
時(shí)間信號(hào)
下圖顯示了被吸收電流的時(shí)間信號(hào)。峰值顯示的電流，是需要加熱專(zhuān)線圈。加熱前后的信號(hào)是風(fēng)扇電機(jī)的單向整流電流。這個(gè)信號(hào)可解釋為具有50Hz載波頻率的調(diào)幅為1.5Hz矩形信號(hào)，而忽略單向整流電流。
用于測(cè)量不同種類(lèi)功率的*佳設(shè)備是帶”HARM100”選件功能的ZES ZIMMER LMG系列產(chǎn)品。數(shù)值更新周期是你使用普通儀器面臨的*大問(wèn)題。上面的矩形信號(hào)有一個(gè)639ms的時(shí)間周期；用1s的更新時(shí)間來(lái)測(cè)量，將會(huì)得到非常波動(dòng)的功率測(cè)量值。問(wèn)題是電壓或電流頻率的觸發(fā)。因?yàn)檎{(diào)幅信號(hào)的基帶信號(hào)（1.5Hz）是不存在的，因此不可能用普通的濾波器觸發(fā)。
LMG系列提供了一個(gè)特殊的觸發(fā)器設(shè)置，以允許測(cè)量AM調(diào)解。
測(cè)量菜單設(shè)置
下面的調(diào)整必須在測(cè)量菜單里設(shè)置：重要！！Xtrig！
XTrig 菜單設(shè)置
為了測(cè)量不同功率的正確值，調(diào)幅信號(hào)必須用30Hz濾波器進(jìn)行開(kāi)方和濾波。由于直流分量在開(kāi)方后沒(méi)有零交叉，因此將觸發(fā)電平設(shè)置為是很重要的。
默認(rèn)菜單里的數(shù)值
默認(rèn)菜單中顯示的值是正確地測(cè)量爆射控制信號(hào)的真有效值TRMS.信號(hào)的基礎(chǔ)頻率是1.5Hz。所有的數(shù)值都是穩(wěn)定的！這是一個(gè)正確同步的展示。
諧波分析
為了更好地理解測(cè)量值，諧波分析是非常有幫助的。下面的數(shù)字顯示了不同電流諧波的參與，是對(duì)測(cè)量的真有效值有影響的，是在1.5Hz基波上觸發(fā)。
諧波分析顯示出信號(hào)有一個(gè)非常高的畸變無(wú)功功率“D”，因?yàn)殡妷菏钦业?，電流有很多頻譜分量在0...50Hz和50...100Hz之間。
LMG671功率分析儀由正弦源供電的非線性負(fù)載的無(wú)功功率較“normal”測(cè)量模式的區(qū)別：線觸發(fā)
下面的圖顯示信號(hào)的諧波分析，通過(guò)線頻率觸發(fā)。**張圖是當(dāng)加專(zhuān)線圈不在運(yùn)行狀態(tài)下獲取的。直流分量是由于風(fēng)扇電機(jī)造成的。
在**張圖加專(zhuān)線圈開(kāi)始加熱，電流增加到8A。
畸變無(wú)功功率是一直存在的，獨(dú)立于加專(zhuān)線圈在運(yùn)行或是非運(yùn)行。在這個(gè)例子中畸變無(wú)功功率“D”是由于風(fēng)扇電機(jī)電流的單向整流造成的。有功功率和視在功率改變是非常大的，基于加專(zhuān)線圈是運(yùn)行還是非運(yùn)行。所有測(cè)量是在2個(gè)周期線頻率下完成的。
功率分析
當(dāng)X同步到1.5Hz調(diào)制信號(hào)的頻率時(shí)，測(cè)量了以下功率值：
這里50Hz功率分量是在第32次諧波?；儫o(wú)功功率是更大了，因?yàn)閮蓚?cè)帶寬都被納入了計(jì)算。有功功率和視在功率都是穩(wěn)定的，
測(cè)量無(wú)功功率的兩種方法，一種是使用原始畸變電流信號(hào)，另一個(gè)是濾波后的電流信號(hào)。在這個(gè)例子中被測(cè)物是一臺(tái)LMG95測(cè)量自己的消耗。
用畸變電流信號(hào)的測(cè)量
我們使用如下輸入信號(hào)：
電壓信號(hào)從ZES ZIMMER 5000i功率源中獲得。這個(gè)電壓是頻率50Hz的正弦波。
電流信號(hào)是未濾波的并且是有畸變的，但是只包含諧波分量（50Hz，100Hz，…）。
上面顯示的數(shù)值是在“HARM100”模式下獲得。如你所看到的，視在功率“S”是非常高的，是由畸變無(wú)功功率“D”造成的而不是相位偏移。你可以計(jì)算相位偏移無(wú)功功率Qshift，如下計(jì)算：
用濾波后的電流信號(hào)測(cè)量
另一個(gè)方法獲得畸變無(wú)功功率“D”在如下實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)。我們使用和上面一樣的設(shè)置，另外再設(shè)置一個(gè)30Hz的數(shù)字濾波。
為了過(guò)濾掉畸變電流輸入信號(hào)，我們做了如上的濾波設(shè)置。
現(xiàn)在電流波形是接近正弦的了，因?yàn)?次以上諧波被過(guò)濾掉了。
由于設(shè)置了濾波器，基本分量會(huì)稍微小一點(diǎn)。如你看到的，有功功率P是與總的視在功率S是很接近的。現(xiàn)在測(cè)量到的無(wú)功功率Q是由于電壓和電流之間的相位偏移造成的。Qshift=3,7961var，是在“用畸變電流信號(hào)的測(cè)量”內(nèi)容中計(jì)算得出。
輸入信號(hào)的畸變可能會(huì)造成一個(gè)非常大的視在功率。為了計(jì)算畸變無(wú)功功率D，你需要無(wú)功功率Q的兩個(gè)不同數(shù)值。首先需要測(cè)量畸變輸入信號(hào)，這個(gè)意味著總的無(wú)功功率包含2個(gè)部分：Qdist（D）和Qshift。**個(gè)測(cè)量需要帶入濾波后的輸入信號(hào)?，F(xiàn)在畸變無(wú)功功率Qdist“D“變成0（沒(méi)有諧波），這個(gè)代表Q等于Qshift。用下面的公式你可以獲得正確的Qdist（D）:
注意：這是有效的情況是濾波后只有Qshift存在。下面是一個(gè)無(wú)效的例子。
在LMG95上，你可以用“HARM100“選件直接測(cè)量獲得準(zhǔn)確的“D”值。
熱風(fēng)槍的爆射控制信號(hào)的測(cè)量
下面的電路將描述測(cè)量不同類(lèi)型功率的正確值的難度。在實(shí)際應(yīng)用中，你會(huì)找到很多如上的理論解釋。
LMG671功率分析儀由正弦源供電的非線性負(fù)載的無(wú)功功率試驗(yàn)
電路的搭建如下圖所示：
時(shí)間信號(hào)
下圖顯示了被吸收電流的時(shí)間信號(hào)。峰值顯示的電流，是需要加熱專(zhuān)線圈。加熱前后的信號(hào)是風(fēng)扇電機(jī)的單向整流電流。這個(gè)信號(hào)可解釋為具有50Hz載波頻率的調(diào)幅為1.5Hz矩形信號(hào)，而忽略單向整流電流。
用于測(cè)量不同種類(lèi)功率的*佳設(shè)備是帶”HARM100”選件功能的ZES ZIMMER LMG系列產(chǎn)品。數(shù)值更新周期是你使用普通儀器面臨的*大問(wèn)題。上面的矩形信號(hào)有一個(gè)639ms的時(shí)間周期；用1s的更新時(shí)間來(lái)測(cè)量，將會(huì)得到非常波動(dòng)的功率測(cè)量值。問(wèn)題是電壓或電流頻率的觸發(fā)。因?yàn)檎{(diào)幅信號(hào)的基帶信號(hào)（1.5Hz）是不存在的，因此不可能用普通的濾波器觸發(fā)。
LMG系列提供了一個(gè)特殊的觸發(fā)器設(shè)置，以允許測(cè)量AM調(diào)解。
測(cè)量菜單設(shè)置
下面的調(diào)整必須在測(cè)量菜單里設(shè)置：重要！！Xtrig！
XTrig 菜單設(shè)置
為了測(cè)量不同功率的正確值，調(diào)幅信號(hào)必須用30Hz濾波器進(jìn)行開(kāi)方和濾波。由于直流分量在開(kāi)方后沒(méi)有零交叉，因此將觸發(fā)電平設(shè)置為是很重要的。
默認(rèn)菜單里的數(shù)值
默認(rèn)菜單中顯示的值是正確地測(cè)量爆射控制信號(hào)的真有效值TRMS.信號(hào)的基礎(chǔ)頻率是1.5Hz。所有的數(shù)值都是穩(wěn)定的！這是一個(gè)正確同步的展示。
諧波分析
為了更好地理解測(cè)量值，諧波分析是非常有幫助的。下面的數(shù)字顯示了不同電流諧波的參與，是對(duì)測(cè)量的真有效值有影響的，是在1.5Hz基波上觸發(fā)。
諧波分析顯示出信號(hào)有一個(gè)非常高的畸變無(wú)功功率“D”，因?yàn)殡妷菏钦业?，電流有很多頻譜分量在0...50Hz和50...100Hz之間。
LMG671功率分析儀由正弦源供電的非線性負(fù)載的無(wú)功功率較“normal”測(cè)量模式的區(qū)別：線觸發(fā)
下面的圖顯示信號(hào)的諧波分析，通過(guò)線頻率觸發(fā)。**張圖是當(dāng)加專(zhuān)線圈不在運(yùn)行狀態(tài)下獲取的。直流分量是由于風(fēng)扇電機(jī)造成的。
在**張圖加專(zhuān)線圈開(kāi)始加熱，電流增加到8A。
畸變無(wú)功功率是一直存在的，獨(dú)立于加專(zhuān)線圈在運(yùn)行或是非運(yùn)行。在這個(gè)例子中畸變無(wú)功功率“D”是由于風(fēng)扇電機(jī)電流的單向整流造成的。有功功率和視在功率改變是非常大的，基于加專(zhuān)線圈是運(yùn)行還是非運(yùn)行。所有測(cè)量是在2個(gè)周期線頻率下完成的。
功率分析
當(dāng)X同步到1.5Hz調(diào)制信號(hào)的頻率時(shí)，測(cè)量了以下功率值：
這里50Hz功率分量是在第32次諧波?；儫o(wú)功功率是更大了，因?yàn)閮蓚?cè)帶寬都被納入了計(jì)算。有功功率和視在功率都是穩(wěn)定的，