變頻器輸出的測(cè)量方法2

1、 變頻器輸出電壓的測(cè)量方法安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電機(jī)3121 汪畢成摘要 為了正確使用其自身以外的測(cè)量?jī)x表對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，詳細(xì)介紹了幾種常用的磁電式、整流式、電磁式、電動(dòng)式測(cè)量?jī)x表。指出了它們的測(cè)量方法及應(yīng)注意的問(wèn)題。給出了變頻器電壓、電流的測(cè)量要點(diǎn)。關(guān)鍵詞 變頻器 測(cè)量 儀表 測(cè)量方法一、引言關(guān)于變頻器的輸出的電量檢測(cè)，采用普通的電壓電流表（包括數(shù)字和模擬型的）測(cè)量不準(zhǔn)，這是普遍的。因?yàn)樗鼈兌际腔谝环N平均值的交流信號(hào)處理方法，在工頻（50Hz附近）的交流非線性處理的計(jì)算讀數(shù)是沒(méi)有問(wèn)題的。可是偏離了工頻，比如25Hz以下，100Hz以上，它的處理計(jì)算就不準(zhǔn)確了。測(cè)量變頻器的輸出電壓還得用諧波表

2、。所謂諧波表，就是可以檢測(cè)高次諧波的示波表，這種表能夠進(jìn)行電量檢測(cè)。不要在變頻器的輸出端測(cè)量,要在電動(dòng)機(jī)的端子測(cè)量，至少在電抗器的輸出端再測(cè)量。實(shí)際測(cè)量時(shí),變頻器的面板顯示210V時(shí),變頻器的輸出端測(cè)量為49V左右；電抗器輸出端測(cè)量239V左右；電動(dòng)機(jī)端測(cè)量213V，與面板顯示的誤差不大。二、幾種常用儀表的工作原理和適用范圍1、磁電式儀表基本工作原理：利用永久磁鐵磁場(chǎng)對(duì)動(dòng)圈中被測(cè)電流產(chǎn)生的電磁力使動(dòng)圈發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而指示出被測(cè)電流的大小。由于永久磁鐵磁場(chǎng)方向恒定，故磁電式儀表只能測(cè)量被測(cè)量中的直流成分。由于磁電式儀表具有刻度均勻、靈敏度高、抗外磁能力強(qiáng)和功耗小等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍很廣。當(dāng)用于電壓測(cè)

3、量時(shí)，則需要先通過(guò)內(nèi)部配置的電阻將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換成電流后再送入表頭，并通過(guò)電壓電流間的轉(zhuǎn)換關(guān)系推算出被測(cè)電壓的大小。（如下圖1所示。）因此在測(cè)量原理上，電壓電流的測(cè)量并沒(méi)有區(qū)別，儀表的工作特性也完全相同，這一點(diǎn)對(duì)下面介紹的另外兩種指針式儀表都是一樣的。2、電磁式儀表基本工作原理：被測(cè)電流流過(guò)固定線圈而產(chǎn)生磁場(chǎng)，處于該磁場(chǎng)中的鐵片被磁化后相互吸引或排斥，推動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)從而達(dá)到指示被測(cè)電流大小的目的。（如下圖2。）電磁式儀表的基本測(cè)量量是被測(cè)電流有效值的平方。該表針對(duì)50hz 的正弦交流量做了設(shè)計(jì)，所以它既能測(cè)量直流也能測(cè)量交流。雖然存在頻率范圍窄、準(zhǔn)確度和靈敏度低以及抗外磁能力差等缺點(diǎn)。但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

4、單、成本低廉，所以仍廣泛用于工頻交流電壓電流的測(cè)量。 圖1 磁電式儀表的構(gòu)造 圖2 電磁式儀表的構(gòu)造3、整流式儀表 基本工作原理：將交流量先進(jìn)行整流后利用磁電式儀表測(cè)量平均值。（如圖3）如果能事先知道交流量有效值與整流后平均值之間的關(guān)系，那么就可以推算出交流量的有效值。整流式儀表正是利用這個(gè)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)交流量有效值的測(cè)量。交流量有效值與整流后平均值之間的比例關(guān)系依交流量波形的不同而不同。對(duì)于正弦量?jī)烧咧葹?1。 圖3 整流式儀表的電路 4、普通數(shù)字式萬(wàn)用表普通數(shù)字萬(wàn)用表的核心一般采用雙積分式a/d 轉(zhuǎn)換集成電路，其基本測(cè)量量是被測(cè)量中的直流成分(平均值)。若要實(shí)現(xiàn)交流量有效值的測(cè)量，就必須利用

5、外圍的整流、濾波環(huán)節(jié)，將交流量轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髁亢笤偎腿隺/d 轉(zhuǎn)換電路, 這一工作原理，包括由此可能帶來(lái)的“波形誤差”都與整流式儀表相似。（如圖3。）圖1-3 數(shù)字式儀表測(cè)輸出電壓三、用傳統(tǒng)儀表測(cè)量變頻器電量的方法由上述知，傳統(tǒng)儀表一般設(shè)計(jì)成用來(lái)測(cè)量直流量(直流成分)或工頻正弦交流量，當(dāng)面對(duì)包含大量諧波、畸變或是非工頻交流量時(shí)，必然會(huì)引入額外的誤差，甚至無(wú)法正常工作。結(jié)合傳統(tǒng)儀表的特性、變頻器電壓電流的基本特征和測(cè)量的目的，可以總結(jié)出以下采用傳統(tǒng)儀表測(cè)量變頻器電壓電流時(shí)的方法及相關(guān)問(wèn)題。謹(jǐn)慎使用普通數(shù)字萬(wàn)用表，普通數(shù)字萬(wàn)用表利用低采樣率雙積分式a/d轉(zhuǎn)換來(lái)抑制工頻干擾的措施，無(wú)法有效地應(yīng)付逆變器工

6、作過(guò)程中產(chǎn)生的大量非工頻干擾；另外，逆變器輸出電壓脈沖包含很大的dv/dt，這也對(duì)儀表的抗共模干擾能 力提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。普通數(shù)字萬(wàn)用表采用“嬌貴”的集成電路，其外 圍電路的設(shè)計(jì)與嚴(yán)峻的干擾環(huán)境相比又十分“簡(jiǎn)陋”，因此往往無(wú)法正常工作，在這一點(diǎn)上普通數(shù)字萬(wàn)用表明顯不如對(duì)干擾十分不敏感的模擬指針式儀表，因此在選擇使用時(shí)應(yīng)慎重，特別是在測(cè)量逆變器輸出側(cè)參數(shù)時(shí)最好不要采用。四、變頻器輸出電壓 在變頻器的所有電量中，輸出電壓是最常用的一個(gè)，也是使用普通工頻儀表最難測(cè)的一個(gè)。這是因?yàn)檩敵鲭妷旱念l率會(huì)大范圍變化，同時(shí)又含有大量諧波和高/變化的PWM電壓脈沖，使得對(duì)基波的測(cè)量非常困難。萬(wàn)用表等一般普通工頻測(cè)

7、試儀表無(wú)法正確地測(cè)定，不能獲得精確測(cè)量值。準(zhǔn)確地測(cè)定輸出電壓，只有使用具有FFr功能的儀器。在不得不使用普通儀表測(cè)量變頻器輸出電壓時(shí)，電磁式儀表（又稱動(dòng)鐵式）不能使用。這是因?yàn)楫?dāng)載波頻率超過(guò)5khz時(shí)，儀表內(nèi)金屬部分中產(chǎn)生的渦流損耗會(huì)增大，有可能燒壞儀表，故不能使用。普通數(shù)字萬(wàn)用表由于無(wú)法有效抑制變頻器的共模和差模干擾，測(cè)量很不準(zhǔn)，也不能采用。表1 相同頻率下，整流式萬(wàn)用表測(cè)量值與變頻器測(cè)量值的比較頻率51015202530354045505560萬(wàn)用表63.2101.6139178215295332368410410410410變頻器90125160200235270310345380420420420五、變頻器輸出電壓的測(cè)量方法綜上可知，電磁式儀表測(cè)量結(jié)果大于實(shí)際值，存在一定的誤差，從而使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。用數(shù)字式儀表測(cè)量時(shí)，如果采樣的脈沖不能重合，即采樣的脈沖個(gè)數(shù)較多時(shí)，輸出電壓就偏大，反之輸出電壓就偏小。因此，數(shù)字式儀表測(cè)量輸出電壓時(shí)非常不穩(wěn)定，基本上沒(méi)有什么參考的意義。而整流式儀表就不同了，由數(shù)據(jù)可知整流式電壓表的測(cè)量結(jié)果和實(shí)際準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果十分接近，所以，變頻器最佳的輸出測(cè)量方法就是整流式萬(wàn)用表測(cè)量法。六、結(jié)論 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展，電力電子技