浅谈功率分析仪原理及应用

功率分析仪原理

传统的有功功率表通常针对工频或中频正弦波测量设计，因此只能满足正弦波电路的有功功率测量，在波形畸变较小的时候，可以获取与标称测量精度，当波形畸变增大时，测量误差增大，甚至丧失正常的测量功能。

功率分析仪是有功功率表的功能升级产品，一般具备下述功能：

1、具备功率表的基本功能：电压、电流真有效值和总有功功率的测量;

2、对功率表的基本功能的适用性进行扩展，使其能够测量正弦电路和非正弦电路的电压、电流真有效值和总有功功率。一般要求适应较宽的带宽和较宽的基波频率范围;

3、能够对非正弦电压、电流及功率包含的详细信息进入定性和定量的分析。

定性分析一般通过直观的时域分析法，时域分析法主要建立在实时波形的基础上。定量分析一般通过抽象但准确量化的频域分析法，频域分析法主要基于傅里叶变换。

功率分析仪的主要功能就是分析系统的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等，因此其基本功能框图也是这几个量之间的关系。

如图，将功率分析仪的工作原理清晰的表现了出来。它主要是通过电压和电流两个参量来分析各种功率的。由于当今的电子测试仪器基本都是数字式的，因此需要先对采集量进行离散化（即采样），这里分别将电压波形和电流波形采样。然后将采样值送入处理器处理，得到有效值，再代入到视在功率的计算公式 ，得到视在功率的数值，其中公式中的U和I分别是电压和电流的有效值。

功率分析仪应用

对于频率偏离工频较大、电压或电流有明显畸变的场合，采用传统的互感器及功率计测量，往往不能保证测量的准确度，应该采用具有宽频带的、具有数字信号处理功能的功率分析仪及宽频带的，低角差的高精度电压、电流传感器组成的系统进行测量。

1、电机能效评测

对于以混合动力汽车等为代表的高效马达的开发，能准确测量马达的功率、效率和变流器的谐波。

2、新能源

测量功率调节器的输入直流功率、输出交流功率以及符合PWM波谐波分布特点的谐波分析、总谐波畸变率计算等。通过直流、交流功率计算，能同时测量耗电和发电功率，准确评价其能效。

3、变频器测试

通过变频电量传感器，能在现场简单地进行变频器输入测和变频器输出测的功率测量，并进行符合PWM波谐波分布特点的谐波分析。

变频器主电路结构一般为“交—直—交”，在整流回路中接有大电容，输入电流为脉冲式充电电流，在逆变输出回路中输出电压信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形。因此，在测量仪器的选择上与传统的测量有所不同。面对变频器含有大量谐波、高畸变或是非工频的电量，采用传统的仪表对其进行测量会产生较大的误差，甚至出现测量结果完全错误的情况，准确的测量方法是采用带FFT功能的仪器。

4、变压器测试

变压器空载试验时，其电流波形畸变率大，整流变压器的输入电流畸变率大，这些高畸变率的电流，含有丰富的高次谐波，其能效评测试验应当采用宽频带的传感器及功率分析仪进行准确测量。