變頻電量不僅僅是頻率的變化
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- 發布時間：2013/11/27 10:21:52
- 作者：AnyWay中國
一、變頻電量概述
隨著變頻調速技術，新能源逆變并網技術等的發展，電力電子工程師們逐漸發現，測量、計量、控制、保護過程所面對的主要參量——
電量已經發生了質的變化。
我們稱這種
電量為
變頻電量，除了變頻器、逆變器等輸出的電量之外，
變頻電量泛指一切以傳輸功率為目的的，頻率覆蓋范圍較寬或頻率成分較復雜的電量。
二、變頻電量定義
說到變頻電量，人們最容易聯想到的就是變頻空調、變頻器、變頻恒壓供水等。這類變頻裝置中的變頻，是指基波頻率可變。
正因為如此，許多人認為，變頻電量就是頻率范圍較寬。
實際上，變頻電量不僅僅發生在上述裝置中，并且，即便是上述裝置中的變頻電量，基波頻率變化僅僅是目的，就變頻電量本身特點而言，變化的不僅僅是頻率。
下圖為工頻電量與常見變頻器輸出電量的波形對比圖，由圖可知，相比之下：
圖1 變頻電量不僅僅是頻率的變化
工頻電量具有顯著的規律，可以用簡單的正弦或余弦函數表達，并且由于頻率單一固定，測量或記錄都非常簡單、方便。
圖中所述變頻電量，除了具備周期性之外，沒有明顯的規律可循。
根據傅里葉變換原理，非正弦的周期信號可以分解為不同幅值、頻率、相位的正弦信號的線性組合，并且，這些正弦波的頻率均為信號頻率（基波頻率）的整數倍。這樣，我們可以用系列幅值、頻率、相位的量化數值來表征任意復雜的周期信號。
從信號處理的角度看，任意非正弦周期電量的完整分析，目前主要處理手段都是基于傅里葉變換。
因此，從測量儀器的角度出發，將非正弦電量全部歸入變頻電量。
變頻電量英文為：Variable Frequency Electrica，縮寫為VFE。
“測量用變頻電量變送器”對變頻電量定義如下：
變頻電量是指用于傳輸功率的，并且滿足下述條件之一的交流電量。
1、信號頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限于工頻的交流電信號。
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。
三、變頻電量特點
1、變頻電量包含豐富信息，占據較寬的頻帶；
2、變頻電量用于傳遞電能量，電壓高，電流大；
3、變頻電量通常由變頻器、整流器、開關電源直接產生或引起；
4、變頻電量的測量行為往往在復雜電磁環境下完成。
四、變頻電量測量
變頻電量不僅僅是頻率的變化，變頻電量測量與計量，是一個全新的課題，變頻電量對電參數測量儀器提出了全新的要求（參見“
電參數測試儀面臨的機遇與挑戰”）！
理論和實踐證明：
1、頻率為50Hz、有效值為100V的PWM波，采用不同儀表，測量結果可在100~1000V甚至更寬的范圍內變化！
2、頻率測量5%的誤差，對于正弦電量的影響一般在0.01%之內，而對變頻電量的影響可能達到100%。
3、決定功率因數的相位差，不再有明確的物理意義！
目前常用的變頻電量測量儀器主要有各種變頻功率分析儀、高精度功率分析儀、寬頻帶功率分析儀、電能質量分析儀、諧波檢測儀等等。
圖2 變頻電量測量儀器國家基準-WP4000變頻功率分析儀
湖南銀河電氣有限公司專業從事變頻電量測量技術研究，是
國家變頻電量測量儀器計量站的創建單位及國家測量標準器的研制單位，其AnyWay系列變頻電量測量儀器廣泛應用于艦船電力推進、裝甲電力牽引、軌道交通、電動汽車等電氣傳動系統，變頻空調、變頻冰箱、變頻洗衣機等節能家電產品，變頻器、電機、風機、水泵、電力變壓器等電器產品，風力發電、光伏、燃料電池等新能源領域的并網逆變器，開關電源、電源適配器、熒光燈鎮流器、LED照明等高效節能產品的檢試驗、能效評測及諧波檢測。
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