使用功率分析儀測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí),要選擇合適的同步源,如果同步源設(shè)定不當(dāng),測(cè)量值有可能不穩(wěn)定或出現(xiàn)錯(cuò)誤,不少客戶經(jīng)常提出疑惑,同步源有什么作用?又該如何選擇合適同步源呢?
不論您是客戶還是前端技術(shù)人員,在首次使用功率分析儀測(cè)試開關(guān)電源和變頻器產(chǎn)品時(shí),您是否有以下疑問:
如果被測(cè)對(duì)象是開關(guān)電源,其電壓波形的畸變相比電流波形較小時(shí),建議選擇電壓信號(hào)作為同步源。
圖 1 開關(guān)電源同步源選擇電壓信號(hào)
而如果被測(cè)對(duì)象是變頻器,輸出端其電流波形的畸變相比電壓波形較小時(shí),建議選擇電流信號(hào)作為同步源,并需打開頻率濾波器或非測(cè)量通道輸入一個(gè)同步的參考信號(hào)。
圖 2 變頻器同步源選擇電流信號(hào)
揭開以上困惑,我們需要從同步源的作用,同步源的原理,如何選擇同步源聊起。
同步源的作用
PA功率分析儀由模數(shù)轉(zhuǎn)換器高速采樣電壓電流瞬時(shí)值,以更新周期為間隔計(jì)算和顯示測(cè)量結(jié)果。對(duì)于交流信號(hào)測(cè)量,需要截取整數(shù)倍信號(hào)周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算才能得到正確的結(jié)果。
一個(gè)更新周期的時(shí)間通常并非剛好包含整數(shù)個(gè)信號(hào)周期,如圖1所示,此時(shí)同步源選擇None是以更新周期所有數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,交流測(cè)量值是不正確的??梢允贡粶y(cè)信號(hào)自身或其它頻率同步的信號(hào)通過電壓比較器得到與被測(cè)信號(hào)頻率相同的方波,稱為同步源,以更新周期內(nèi)最大連續(xù)整數(shù)個(gè)方波起止時(shí)刻作為計(jì)算的區(qū)間,便可準(zhǔn)確測(cè)量交流信號(hào)的電參量。
另一方面,信號(hào)頻率值是通過對(duì)同步源脈沖周期測(cè)量得到的。
圖 3 同步源電路圖及選擇
同步源的原理
同步源需要與被測(cè)信號(hào)基頻相關(guān),也即是要求設(shè)置PA功率分析儀使其能準(zhǔn)確且易于測(cè)量信號(hào)的基波頻率。能夠易于測(cè)量基波頻率需同時(shí)具備:
(1)選擇合適量程使交流信號(hào)幅值盡量大但又不超量程,使信號(hào)能夠觸發(fā)測(cè)頻比較器翻轉(zhuǎn);
圖 4 不同幅值信號(hào)波形
(2)較少的噪聲、干擾,信號(hào)波形穿越平均值恰為正常基波周期(否則有過多的觸發(fā)比較,測(cè)量的頻率偏高);
(3)波形有明顯地穿越平均值及穿越斜率較陡(否則沒有明顯的穿越行為可能遺失觸發(fā),測(cè)量的頻率偏低)。
圖 5 同步源波形選擇
同步源的選擇
在實(shí)際測(cè)試時(shí),用戶可以根據(jù)輸入信號(hào)的波形特點(diǎn),選擇合適的同步源,以下6種常見工況可供參考:
情況1:當(dāng)已選擇的同步源有豐富諧波、噪聲和干擾時(shí),需將同步源改為易于測(cè)出基波頻率的信號(hào),如方波、正弦波。
情況2:當(dāng)測(cè)量交流和直流疊加信號(hào)時(shí),若交流信號(hào)幅值較大足以觸發(fā)測(cè)頻比較器且滿足以上三點(diǎn)可選做同步源。
情況3:測(cè)量直流信號(hào)時(shí)
·有可參考的交流信號(hào),選擇該交流信號(hào)為同步源;
·當(dāng)沒有其它相關(guān)交流信號(hào)時(shí),直流信號(hào)有脈動(dòng)或紋波時(shí),可符合情況2的按情況2處理;