變頻電量變送器

變頻電量變送器是指將變頻電量轉換成方便二次設備使用的、遵循一定標準的、並包含一次變頻電量全部有用信息的模擬信號或數字編碼信號的裝置。按照測量目的和測量對象的不同，變頻電量變送器可以分為：變頻電壓變送器、變頻電流變送器和變頻功率變送器。

基本介紹

• 中文名：變頻電量變送器
• 外文名：Frequency conversion power transmitter
• 種類：變頻電壓變送器、變頻電流變送器
• 領域：工程技術

簡介

變頻電量是指用於傳輸功率的，並且滿足下述條件之一的交流電量：

信號頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限於工頻的交流電信號。

信號頻譜包含兩種或更多的被關注的頻率成分的電信號。

變頻電量包括電壓、電流、諧波以及電壓電流引出的有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能等。

通用框圖

變頻電量變送器通用框圖

圖中所示為變頻電量變送器的通用框圖，依據所採用的技術，圖中列出的所有部件並非均不可缺少。圖中的變送器測量一路電壓和一路電流信號，通常，該電壓和電流信號的乘積為被測迴路的功率。本標準規定的變頻電量變送器可以是如圖中所示的測量一路電壓、電流及對應功率的變頻功率變送器，或測量單路或多路電壓的變頻電壓變送器，或測量單路或多路電流的變頻電流變送器。

分類

依據變頻電量變送器的輸出信號類型，可以分為模擬量輸出變頻電量變送器和數字量輸出變頻電量變送器。其中，模擬量輸出變頻電量變送器，依據輸出電壓或電流信號，又可以分為電壓輸出型變頻電量變送器和電流輸出型變頻電量變送器。

依據被測信號類型，可以分為變頻電壓變送器、變頻電流變送器和變頻功率變送器。其中，變頻功率變送器被測量通常包含一路電壓信號和一路電流信號，輸出信息包含：電壓、電流、功率、頻率、功率因數、諧波等等。

測量對象特徵

其測量對象變頻電量定義如下：

1、信號頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限於工頻的交流電信號。
2、信號頻譜包含兩種或更多的被關注的頻率成分的電信號。
變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引出的有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能等。

其主要特徵包括：

1、幅值變化範圍大，可以從幾伏變化到幾萬伏，從幾安變化到幾千安。

2、基波頻率變化範圍寬，基波頻率可以從0.1Hz甚至更低變化到400Hz甚至更高。

3、相位變化範圍寬，功率因數可以在-1~1間任意變化。

4、往往是非正弦、高畸變，諧波含量豐富。

分析方法

此處列出部分分析方法供參考：

右圖為兩電平變頻器的輸出信號波形：

變頻器輸出波形

兩電平變頻器的輸出電流波形及電壓波形

電流波形接近正弦波，電壓波形為PWM波，圖中較高的毛刺為過沖電壓，縮短電纜，增加dv/dt濾波器等可以降低或消除過沖電壓。

PWM波低次諧波含量較少，諧波主要集中在載波頻率整數倍附近。

變頻器的基波頻率記為fs；變頻器的載波頻率記為fc；

那么，N=fc/fs就是載波頻率比。

對於SPWM調製的三相變頻器中，當N為整數時，不含N-2次以下的諧波。

假設fs=50z，fc=2kHz，則N=40，變頻器輸出不含38次以下的諧波。

且諧波頻率為kfc±mfs，其中ks=1,2,3,4,5,6,7....k1=1,2,4,5,7...

一般而言，變頻器的負載是電機，電機為感性負載，可以較好的抑制高次諧波，因此，理論上，變頻器的載波頻率比越高，變頻器的輸出電流的諧波含量越少。

變頻功率感測器

變頻功率感測器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流採樣，再將採樣值通過電纜、光纖等傳輸系統與數字量輸入二次儀表相連，數字量輸入二次儀表對電壓、電流的採樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數。

套用

首先，變頻功率感測器適用於工頻電量測量和計量。

其次，變頻功率感測器適用於頻寬範圍內的任意電參量的測量和計量。廣泛套用於電力推進、電機、風機、水泵、風力發電、軌道交通、電動汽車、變頻器、特種變壓器、螢光燈、LED照明等領域的產品檢試驗、能效評測及電能質量分析。