变频计量检定装置

ATITAN

ATIAN天涛变频功率标准源由湖南银河电气有限公司、湖南省计量检测研究院和国防科学技术大学联合研制，输出信号的电压、电流、相位、频率可在0～10kV、0～500A、0～360°、5～400Hz范围内任意调节设定，在10%～100%的量程范围内，电压、电流相对误差为0.05%，功率相对误差为0.1%，频率分辨率为0.001Hz，输出正弦失真度THD<0.5%。实现了量值范围的重大突破，基本满足了各类变频装置量值检测和校准的需求，是目前国内外输出电压最高、电流最大、频率范围最宽、带载能力和抗电磁干扰能力最强的变频功率标准源。

ATITAN天涛变频功率标准源主要技术指标

电压输出范围：0~10kV

电流输出范围：0~500A

频率输出范围：5~400Hz

基本准确度：0.05%

FLUKE6100B

FLUKE6100B电能功率标准源主要技术指标

输出电压范围：0~1008V

电流输出范围：0~80A

频率输出范围：16~850Hz

基本准确度：0.02%

一、两电平变频器的输出电流波形及电压波形

电流波形接近正弦波，电压波形为PWM波，图中较高的毛刺为过冲电压，缩短电缆，增加dv/dt滤波器等可以降低或消除过冲电压。

PWM波低次谐波含量较少，谐波主要集中在载波频率整数倍附近。

变频器的基波频率记为fs；变频器的载波频率记为fc；

那么，N=fc/fs就是载波频率比。

对于SPWM调制的三相变频器中，当N为整数时，不含N-2次以下的谐波。

假设fs=50z，fc=2kHz，则N=40，变频器输出不含38次以下的谐波。

且谐波频率为kfc±mfs，其中ks=1,2,3,4,5,6,7....k1=1,2,4,5,7...

一般而言，变频器的负载是电机，电机为感性负载，可以较好的抑制高次谐波，因此，理论上，变频器的载波频率比越高，变频器的输出电流的谐波含量越少。

二、六脉整流变频器的输入电流、电压波形图

六脉整流变频器输入电流波形含有较大的谐波，其谐波主要为6k±1次，k为整数，且k≥1。类似的，12脉整流的输入电流的谐波主要为12k±1次，k为整数，且k≥1。

假设变频器未P脉整流，那么，变频器的输入电流中，不包含P-1次以下的谐波，其谐波主要为Pk±1次，k为整数，且k≥1。

三、变压器空载输入波形

上图为单相变压器的空载输入波形图，图中电流波形畸变较大，根据其形状特点，一般称为“尖顶波”，由右侧频谱可知，尖顶波的谐波主要为奇次谐波，谐波阶数越高，谐波含量越小。

四、定子叠频法热试验的叠频波

上图波形包含两种频率成分，分别为50Hz和40Hz，50Hz称为主电源，40Hz称为副电源。电压波形中，副电源幅值约为主电源的25%。

由于40Hz副电源的阻抗较低，电流波形中，其相对含量增大，波形波动变大。

变频电量是指用于传输功率的，并且满足下述条件之一的交流电量。

1、信号频谱仅包含一种频率成分，而频率不局限于工频的交流电信号。

2、信号频谱包含两种或更多的被关注的频率成分的电信号。

变频电量包括电压、电流以及电压电流引出的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能等。

为帮助读者迅速掌握变频电量以及与变频电量测试与计量相关的基础知识，本书采用问答形式，首先介绍变频电量的基本概念，然后对与变频电量测试与计量相关的技术——电压测量技术、电流测量技术、阻抗与功率等其他电学量测量技术、智能测量技术——进行了全面系统的介绍。在此基础上，对典型变频电量测试仪器的组成与功能、性能指标、工程应用、计量标准与装置等作了简明扼要的说明。本书可供从事变频技术、变频电量测试与计量技术等领域相关的测试、生产和营销人员以及变频节能项目工作人员、客户等阅读使用。

变频器主电路

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器“。

变频器整流器

大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。

变频器平波回路

在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。

变频器逆变器

同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。

控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。

（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

（4）速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

（5）保护电路：检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏。