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傳說中的“神同步”功率測量該如何實現(xiàn)?

發(fā)布時間:2015-07-31 責任編輯:echolady

【導讀】很多人在功率測量時由于選擇的同步源不當,從而造成測量值不穩(wěn)定或出現(xiàn)偏差。進行功率測量時選擇合適的同步源可能實現(xiàn)功率測量“神同步”。諧波測量應選擇PLL源,但是同步源和PLL源之間有什么差異?各自有什么作用?

為了能精確的計算功率等測量值,需要從采樣數(shù)據(jù)中按完整的信號周期截取數(shù)據(jù),而原始的采樣信號有電壓和電流兩種,由于電壓和電流的信號周期不可能完全一樣,所以無論選擇電壓信號周期作為截取依據(jù),還是選擇電流信號周期作為截取依據(jù),都無法完美的截取完整的信號周期,怎么辦呢?從電壓電流中選擇畸變小、輸入電平和頻率都穩(wěn)定的信號作為截取依據(jù),這樣的信號容易測出信號周期,從而計算出的功率等測量值也肯定是相對好的,那么作為截取依據(jù)的這個信號我們就稱為同步源。由此可以得出選擇同步源的依據(jù),即選擇畸變小,頻率穩(wěn)定的輸入信號作為同步源。

傳說中的“神同步”功率測量該如何實現(xiàn)?

當被測對象是變頻器,其電流波形的畸變相比電壓波形較小時,請選擇電流信號作為同步源。

傳說中的“神同步”功率測量該如何實現(xiàn)?

在功率分析儀PA6000中,常規(guī)測量模式只需要設置同步源,不需要設置PLL源的,只有在諧波模式和IEC諧波模式下才需要設置PLL源。為什么要在測量諧波時引入PLL源呢?諧波測量的核心是時域到頻域的轉(zhuǎn)換。離散傅里葉變換(DFT)是對數(shù)字信號進行時域到頻域轉(zhuǎn)換,而高效進行DFT的方法就是快速傅里葉變換(FFT),PA6000就是使用FFT的方法來實現(xiàn)諧波測量的。

FFT算法中有一個假設,假設離散時間序列可以精確地在整個時域進行周期延拓,所有包含該離散時間序列的信號為周期函數(shù),周期與時間序列的長度相關。然而如果時間序列的長度不是信號周期的整數(shù)倍,假設條件是不成立的,就會產(chǎn)生頻譜泄漏。對信號做FFT分析時,如果采樣頻率固定不變,由于被采樣信號自身頻率的微小變化以及干擾因素的影響,就會使采集數(shù)據(jù)不是信號周期的整數(shù)倍,此時就會產(chǎn)生頻譜泄露。

PLL鎖相環(huán)是一種反饋電路,其作用是使得電路上的時鐘和某一外部時鐘的相位同步。PLL通過比較外部信號的相位和由壓控晶振(VCXO)的相位來實現(xiàn)同步的,在比較的過程中,鎖相環(huán)電路會不斷根據(jù)外部信號的相位來調(diào)整本地晶振的時鐘相位,直到兩個信號的相位同步。PA6000通過引入PLL硬件,使采樣頻率和信號頻率同步,然后通過倍頻保持采樣頻率是信號頻率的整數(shù)倍,保證采集數(shù)據(jù)正好是信號周期的整數(shù)倍,從而消除頻譜泄露。如何選擇PLL源呢,由選擇同步源的原理可知,當然選擇畸變小,頻率穩(wěn)定的輸入信號作為PLL源!

相比PA6000,周立功致遠電子最新的PA5000功率分析已經(jīng)支持雙PLL源了,用戶可以為不同的測量通道選擇不同的PLL源,快來感受一下PA5000的雙PLL源吧。

傳說中的“神同步”功率測量該如何實現(xiàn)?
圖3 設置PLL源
傳說中的“神同步”功率測量該如何實現(xiàn)?
圖4 設置測量通道使用的PLL源
 
 
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