有關(guān)功率分析儀的諧波測(cè)量技術(shù)解析-

1、 有關(guān)功率分析儀的諧波測(cè)量技術(shù)解析 幾乎所有的功率分析儀都有諧波測(cè)量功能,有的支持40次,有的支持100次,有的支持128次,這個(gè)值是不是越大就越好呢?這個(gè)功能又用在哪些測(cè)試領(lǐng)域呢?常規(guī)諧波測(cè)量,IEC諧波測(cè)量以及FFT都是與諧波有關(guān)的,他們之間有何區(qū)別,實(shí)際使用過程中又該如何選擇呢?諧波測(cè)量的重要參數(shù)THD說明說到諧波,我們首先關(guān)注的參數(shù)就是THD(總諧波畸變率,總諧波畸變率就是各次諧波的均方根值除以基波值(有時(shí)候是除以總波值叫THF,其值以百分比方式顯示。從上面的計(jì)算公式我們可以看出,除數(shù)基波值是基本不變的,但是被除數(shù)各次諧波的均方根值,則隨著諧波次數(shù)的增多而增大。也就是說,用于計(jì)算THD

2、 的諧波次數(shù)越大,THD值就越大。而諧波次數(shù)越多測(cè)試出來的THD值離真實(shí)值就越接近。接近真實(shí)值有什么用呢?那需要測(cè)試多少次諧波的THD值才算比較接近真實(shí)值呢? THD就是告訴你,被測(cè)信號(hào)里面含有多少諧波成分,是否足夠“純凈”。我們的常識(shí)里面諧波就是危害很大的,幾乎沒有好處(諧波當(dāng)然也可以廢物利用,比如供電線融冰,THD的真實(shí)值可以最準(zhǔn)確的告訴我們,被測(cè)信號(hào)的“純度”,就像飲用水里面各種成分的含量一樣,諧波就像水里面的漂白粉、重金屬、有機(jī)物成分等,我們當(dāng)然希望了解我們的飲用水里面所有各種成分的含量。PA6000最高支持256次諧波,讓你看到信號(hào)里面的各種”成分”。希望總是美好的,但現(xiàn)實(shí)總是殘酷的

3、。由于國(guó)內(nèi)大部分儀器都只能測(cè)試40次或以內(nèi)的諧波,所以目前國(guó)內(nèi)的THD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)還是沿用比較落后的40次。不同的諧波測(cè)試次數(shù)又有什么區(qū)別呢?測(cè)試40次與測(cè)試256次的差異就像,測(cè)試飲用水的成分,測(cè)試40次只檢測(cè)了漂白粉的含量;測(cè)試256次則除了除漂白粉外,還檢測(cè)了銅、鐵、鈉、鉀、氨、氰化物等的含量。歐美的一些最新標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始沿用64次諧波的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),德國(guó)并網(wǎng)逆變器諧波測(cè)量的最新要求已經(jīng)達(dá)到178次。諧波測(cè)量次數(shù)越來越高將是諧波測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì),選擇PA6000就是占領(lǐng)諧波測(cè)量的制高點(diǎn)!諧波既然這么重要,那諧波是如何測(cè)量出來的呢?諧波測(cè)量的核心是時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換。離散傅里葉變換(DFT是對(duì)數(shù)字信

4、號(hào)進(jìn)行時(shí)域到頻域轉(zhuǎn)換,而高效進(jìn)行DFT的方法就是快速傅里葉變換(FFT。PA6000的諧波測(cè)量與示波器的FFT有什么區(qū)別呢?示波器的FFT運(yùn)算是通過采集周期中的某一段數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算并顯示結(jié)果,用于運(yùn)算的數(shù)據(jù)僅僅是所有數(shù)據(jù)里面的某一部分;而PA6000在諧波測(cè)量模式下,所有采集到的數(shù)據(jù)都用于FFT運(yùn)算,所以能夠測(cè)量出諧波在任何時(shí)刻的變化!這 就是PA6000高精度功率分析儀的核心價(jià)值之一!同一個(gè)被測(cè)信號(hào),用不同的頻率分辨率去計(jì)算FFT,得到的諧波測(cè)量結(jié)果是不一樣的。從ZDS2000示波器FFT性能分析里可以知道,不同的采樣率,不同的FFT 點(diǎn)數(shù)會(huì)產(chǎn)生不同的頻率分辨率,而不同的頻率分辨率,會(huì)引起不同

5、的諧波測(cè)量結(jié)果!同一個(gè)被測(cè)信號(hào),用不同的頻率分辨率去計(jì)算FFT,得到的諧波測(cè)量結(jié)果是不一樣的,為什么呢?我們知道信號(hào)在通過非線性元件的時(shí)候都會(huì)發(fā)生混頻,我們測(cè)試的信號(hào)肯定是經(jīng)過很多非線性元件的,所以都會(huì)經(jīng)過多次混頻,混頻后的結(jié)果是,信號(hào)的的頻譜里面布滿了各種各樣的雜散和諧波,而FFT運(yùn)算一般都會(huì)有頻譜泄露及柵欄效應(yīng),不同的頻譜分辨率,就會(huì)有不同的頻譜泄露及柵欄效應(yīng),所以測(cè)量出來的諧波都不一樣,THD也是不一樣的。同一個(gè)信號(hào)用不同的儀器測(cè)量諧波,測(cè)量出來的諧波結(jié)果會(huì)存在差異大家知道計(jì)算諧波的第一步是FFT,那計(jì)算完FFT后,又如何得出所需要的諧波?最簡(jiǎn)單最直接的方式是對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)的有效值。當(dāng)然有簡(jiǎn)單

6、的方式,肯定也有復(fù)雜的方式,這個(gè)我們后面再介紹。 圖2PA6000諧波測(cè)量模式測(cè)量參數(shù)表到此我們就可以清楚的知道,同一個(gè)信號(hào)用不同的儀器測(cè)量諧波,因?yàn)闇y(cè)量參數(shù)的不一樣,測(cè)量出來的諧波結(jié)果會(huì)存在差異,這個(gè)差異的大小不單單與測(cè)量參數(shù)有關(guān),與被測(cè)信號(hào)類型也有關(guān),比如正弦波信號(hào)差異會(huì)少一些,方波或PWM 波信號(hào)差異會(huì)很大(可能差幾十倍!。所以我們測(cè)試前要先了解測(cè)試儀器的FFT 計(jì)算參數(shù):采樣率、FFT點(diǎn)數(shù)、頻率分辨率。 圖3PA6000常規(guī)諧波/諧波/IEC諧波PA6000諧波測(cè)量模式簡(jiǎn)介PA6000有多種諧波測(cè)量模式,包括常規(guī)模式諧波、諧波模式諧波、IEC模式諧波,還有獨(dú)立的FFT模式。從上表可以看出,就是PA6000在不同的諧波測(cè)量模式下,參與FFT運(yùn)算的點(diǎn)數(shù)都是不一樣的,從測(cè)量的輸入信號(hào)范圍不一樣,也可以猜測(cè)出,采樣率也是不一樣的。這些不一樣,也就表明