功率分析儀該如何選型？
在當今的電力電子或者機電相關研究和測試中，一臺適合并且好用的功率分析儀成為相關工作必不可少的測試設備。那么，面對市面上各種廠家和品牌的功率分析儀產品，如何選擇一款zui合適的功分產品，成為了當下工程師和科研人員的必要功課。本文將從幾個方面，講述如何選擇一款合適的功率分析儀。
一款趁手好用的功率分析儀，首先要關注的是當下的測試條件是否能夠滿足。其次是在滿足當下測試條件的情況下測試精度是如何的。zui后是設備好不好用。
功率分析儀能否滿足條件
首先，要看功率分析儀的通道數量。在這里，我們說的功率分析儀的通道是指包含一個電壓測量通道和一個電流測量通道。假如，針對三相電機，如果采用3P3W2M的接線方式,則占用兩個功率通道。如果采用3P3W3M的接線方式則占用3個功率通道。所需的通道數量，決定了功率分析儀的基本選型。日置的PW6001可以提供更高6個通道的單臺機型和更高12通道的光纖同步測試系統(tǒng)，并同時提供2ch/4ch的機械功率（一個通道的機械功率包含一個扭矩輸入通道和一個轉速輸入通道）測試通道，為多種測試條件提供便利。
其次，要看測量的帶寬，功率分析儀的主機帶寬和被測信號頻率。功率分析儀的帶寬是代表主機的測量能力范圍，功率分析儀的帶寬如果不滿足測量信號頻率導致的直接后果是測量的功率無參考意義。同時，功率分析儀的主機采樣速率和標稱帶寬如果不滿足采樣定律，即功率分析儀的主機采樣頻率不是帶寬的2倍以上，則在顯示波形的情況下，可能會出現波形混淆，并且在功率計算的時候，不滿足采樣定律的帶寬范圍也無法準確運算。日置的PW6001，5MS/s采樣，2MS/s帶寬，充分滿足采樣定律，18bit高分辨率，對于波形顯示無需擔心混疊情況出現（見下圖）。
功率分析儀測試精度如何？
公安部在16個城市試點基礎上，在全國分兩批推廣機動車檢驗標志電子化，為機動車所有人、駕駛人以及相關行業(yè)和管理部門提供電子證照服務。功率分析儀作為電氣領域高精度測量的必須設備。工程師和研發(fā)人員關注的精度應該包括50Hz/60Hz的工頻測試精度，DC測試精度，高頻測試精度和實際測試精度這幾個方面。
工頻測試精度和DC測試精度是直接反應功率分析儀性能指標的參數。當下，功率分析儀領域0.1%以上的精度被認為是高精度功率分析儀。日置的PW6001在45 Hz≤ f≤ 66 Hz的主機精度為±0.02% rdg.±0.03%f.s.，DC精度為±0.02% rdg.±0.05%f.s.都達到了當下業(yè)內的較高水準。
其次是高頻測量精度。功率的計算公式為P=UIcosθ，基本的功率測量要以相應的時間間隔對電壓和電流進行采樣，并計算相位角θ。通常，功分設備廠家，一般不會將高頻的測試精度明確標注，或者根本就是無法準確告知。導致客戶在使用購買后的設備，在高頻測量實驗中無法正常使用。日置的PW6001在100KHz的代表共模抑制比為80db，高抗干擾能力更具適用性。
目前，高頻功率的測量集中在SiC等高頻功率開關器件和無線電能傳輸領域的測量。在高頻測量上，格外關注相位角θ的計算，微小的計算誤差將導致測量的巨大差異。由于功率分析儀的電壓測量基本都采用直接接入的方式，因此不同的因功率分析儀對θ角的測量差異主要在于電流信號的測量上。常見的兩種電流測量方式，分流電阻直接接入式和電流傳感器接入式。
分流電阻直接接入的先天優(yōu)勢在于對于相位角θ的計算無需更多的優(yōu)化，但是由于構造的原因在測量大電流會因為自身發(fā)熱而造成精度漂移，而且會因為“配線電阻會造成損耗”，“電容耦合引起泄露電流損耗”。同時，這種方式的接線也相應比較麻煩。
電流傳感器接入方式則更加靈活。首先在測量上，接線可以更加方便。其次，在大電流測量上面也沒有分流電阻形式造成的發(fā)熱情況。zui關鍵的是可以通過多種技術手段，霍爾、放大電路、零磁通、干擾屏蔽等方式進行優(yōu)化。在三相電路中，基本都是大功率容量的研究，電流傳感器的方式更是有無法匹敵的優(yōu)勢。
雖然，電流傳感器采用的鐵芯結構，磁滯效應會影響感應電流的相位測量。但是，作為世界上一家既能生產高精度的電流傳感器，又能生產高精度功率分析儀的廠家，也可以做到在標稱帶寬內，進行全頻段相位補償。日置的PW6001配合的高精度傳感器進行了EMC測試,電流傳感器具備穩(wěn)定的頻率特性和的抗干擾能力，使得日置的功率分析儀可以做到在高頻測試時以0.01°的角度進行相位補償。保留了電流傳感器接入的便利，并同時確保了高頻測量的精度。
zui后，也是zui重要，也zui容易忽視的，就是實際測量精度。實際測量精度包含高頻測量精度、數據更新相關精度、主機和傳感器的配合精度。日置的PW6001的數據更新速率可達當下更高的10ms，針對一些瞬態(tài)功率的觀測，比如電機的升速實驗，根據ISO 21782需要對汽車電機進行40%-99%的升速實驗，10ms的數據更新率可以更好的觀測這些瞬態(tài)的數值。同時，即使選擇10ms的數據更新率，日置的PW6001的精度也不會受到影響，而有些功率分析儀由于系統(tǒng)算法的優(yōu)化問題，在高速的數據更新情況下需要重新加算精度誤差，使得實際測量的精度發(fā)生變化。PW6001結合傳感器的實測精度可達0.075%。實際的不同帶寬精度也有相應標注，使得客戶沒有任何后顧之憂。
功率分析儀設計是否實用？
實不實用，也就是指用著到底方便不方便，是否人性化。在這部分，工程師和科研人員zui關注的分為兩個方面，即接線方式是否足夠方便，操作是否足夠人性化。在接線方式上，日本日置使用自行研發(fā)的DCCT方式。不管是大電流的測量發(fā)熱問題，亦或者高頻段的相位補償問題，都無需再擔心。
在操作界面上，按鍵和觸屏結合的方式，人性化的操作向導，即使是初次接觸功分的用戶，也可以迅速上手。同時，日置的PW6001還具備簡單的示波器功能，電壓、電流、功率波形一目了然。相關性X-Y曲線可提供2個系統(tǒng)參數的相關性曲線。常規(guī)的諧波分析、FFT分析、運算功能和損耗運算等也一一具備。
功率分析儀選型總結：
綜上，相信聰明如您，如何選擇一款合適的功率分析儀已經不再話下?？偨Y一下：
功率分析儀是否滿足當下的測試需求。通道數量和帶寬。
功率分析儀的主機精度和實際精度是怎樣的。
對于當下測試，功率分析儀是否具備方便性和易操作性。
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