以PF系列數字功率計為核心的電源測試系統

摘要：著重介紹了遠方PF系列數字功率計在多種電源測試中的應用，并對其主要測量原理和技術指標作了簡要介紹。

關鍵詞：數字功率計電源測試諧波分析功率因數非正弦波測量

Test System of Power Supply Taking PF Series of Digital Dynamometer as Core

Abstract: This paper emphasizes the application of PF series of digital dynamometer to many tests of power supply,and introduces briefly their test principles and technical indexes.

Keywords:Digital dynamometer,Test of power supply,Harmonic analysis,Power factor,Measare of non? sinnusoidal wave

中圖法分類號：TM933文獻標識碼：A文章編號：0219?2713(2000)09?449?03

　1引言

隨著電子技術的高速發展，現代電子設備在各種應用領域中發揮著越來越重要的作用，而現代電子設備對提供其“食糧”的電源依賴性極大。這就要求電源生產廠家、質量監督部門等必須加強對電源質量的檢測。杭州遠方儀器有限公司在國際先進儀器技術基礎上，自行研制生產的PF系列數字功率計已經在家用電器、電機、電動工具、電熱器具、照明電器、變壓器、電焊機等生產廠家的生產線、實驗室、質檢部門和標準計量部門中得到了廣泛的應用，同樣可以成為各類電源測試的有力工具。

2典型電源測試系統

圖1為典型電源測試系統示意圖。由圖可以看出，被測電源、數字功率計、調壓器和負載構成了典型的電源測試系統，市電經調壓器后接在被測電源輸入端，并將負載接到其輸出端。而數字功率計在其輸入、輸出回路分別并接電壓取樣傳感器V和串接電流取樣傳感器A。下面介紹遠方PF系列數字功率計在幾種常見電源測試中的典型應用。

2.1UPS的測試

UPS不僅能在電網供電發生故障時保障“不間斷供電”，而且能夠消除電網雜波、抑制電網電壓波動，明顯改善供電質量，因而近年來得到迅速普及和發展。隨著應用范圍的擴大，對UPS性能指標也提出了更多、更高的要求。UPS的典型技術指標，如輸入端的交流電壓、輸入頻率、功率因數，輸出端的額定容量、功率因數、輸出電壓、輸出電流、輸出頻率、過載能力等，能保證UPS的供電質量。但是UPS的負載大多是各類計算機、電子儀器及電子設備等，這些設備多是非線性負載，而UPS本身從電網吸取能量，作為電網的負載也是非線性的。由于非線性負載的電流波形嚴重失真，因此波形的波峰比和總諧波失真是UPS必須考察的重要技術指標。對于波形嚴重失真的非線性負載的測量，普通電工儀表難以準確測量，遠方PF系列數字功率計采用先進的現代取樣和電算技術，可以準確測量非正弦波，尤其是該系列中的諧波分析型儀器能夠連續、快速、準確地進行諧波分析。

2.2變頻電源、逆變電源的測試

圖1電源測試系統示意圖

變頻電源和逆變電源在各行各業中應用日益廣泛，兩者一般都包含有DC/AC逆變器。構成DC/AC逆變器的方法很多，然而DC/AC如何輸出高質量的正弦波是至關重要的，其輸出電壓波形中的諧波含量愈來愈受到關注，尤其是在電源的設計過程中，如何測量及控制各次諧波含量的大小成為技術關鍵。遠方PF系列數字功率計具有強大的諧波分析功能，可以直接顯示總諧波失真、各次諧波值，也可以打印輸出或與計算機連接獲得諧波分析結果。

2.3交流穩壓電源的測試

交流穩壓電源種類繁多、應用廣泛，而其穩壓原理也各不相同，有參數調整型、自耦調整型、大功率補償型、開關型等，但其輸入電壓范圍、輸入側電流失真、源功率因數、輸出波形、負載適應性、穩壓精度、整機效率、輸出頻率等都是必須考察的電性能指標。遠方PF系列數字功率計中的交流電源分析儀同時分析檢測電源的輸入、輸出參數，具備諧波分析功能，可直接從面板顯示測量結果，還可以打印或通訊測量數據和波形，是交流電源的理想測試工具。

2.4開關電源的測試

功率電子技術的高速發展促進了開關電源，尤其是高頻開關電源的飛速發展，開關電源在電動汽車和變頻傳動等領域中得到了廣泛的應用。功率因數和整機效率是開關電源必須考察的重要參數，使用功率因數校正技術，提高開關電源的輸入功率因數，可以減小對電網的諧波污染。遠方PF系列數字功率計具有強大的測量和數據運算功能，能夠精確地測量非正弦波的功率因數，還具有諧波失真測量功能，是幫助提高開關電源功率因數的好幫手。

2.5電子變壓器的測試

電子變壓器是較為常見的電源器件，因為它簡單、實用而有較大的市場需求。對于電子變壓器生產廠家而言，在大批量生產線上就需要快速、有效地測試變壓器的輸入、輸出參數，淘汰不合格產品。遠方PF系列數字功率計中的變壓器專用測試儀，正是基于這種需求而研制開發的，該變壓器專用測試儀能同時測試電子變壓器初級和次級各項電參數，自動轉換測試變壓器的空載和負載電參數，而且依據用戶設定的電參數自動判定變壓器合格與否，并以聲光報警。該專用測試儀設定好測量條件后，只需按一個測試鍵即可完成一個電子變壓器的全部測試和判定工作，是電子變壓器大批量生產的得力助手。

3PF系列數字功率計測量原理

遠方PF系列數字功率計品種多樣、功能齊全，主要有單相系列、三相系列及專用系列，下面以單相數字功率計為例說明遠方PF系列數字功率計的典型測量原理。

3.1原理圖

儀器主要由輸入部分、單片計算機、顯示和接口部分組成，如圖2所示。在電壓輸入電路中，輸入電壓經分壓器后進行程控放大，經采樣保持器后送入A/D轉換器，轉換結果放于電壓緩沖器中。在電流輸入電路中，電流經電流電壓轉換器轉換成電壓信號，然后進行程控放大，經采樣保持器后送入A/D轉換器，轉換結果放于電壓緩沖器中。單片計算機從緩沖器中讀取波形數據，進行數據處理。自動量程切換、數據運算、顯示及輸出控制也都是由單片計算機完成的。

通過串行通訊接口，儀器還可以為上位機提供豐富的數據，如采樣波形數據、各項測量和運算結果、諧波分析結果等。根據這些數據，上位機就可以方便地根據需要組織自己的測試系統，如顯示或輸出測量波形、諧波頻譜等，或與其他測試設備提供的數據一起進行處理。

圖2數字功率計原理圖

3.2儀器主要技術指標

準確度：0.5％～0.03％

測量范圍：

電壓：（0～600）V；

電流：（0～100）A；

頻率：從DC、10Hz到500kHz。

3.3實測報告一例

圖3為PF9832交流電源分析儀測試某交流穩壓電源后所打印的測試報告。

INPUTWAVEFORM(輸入波形)

顯示值：Ui=225.5VIi=0.752APi=0.131kW

PFi=0.777Fi=50.05Hz

Uthd=4.220％Ithd=64.11％

OUTPUTWAVEFORM(輸出波形)

圖3PF9832交流電源分析儀測試報告示例

顯示值：Uo=220.8VIo=0.187APo=0.041kW

PFo=0.999Fo=50.01Hz

Uthd=0.887％Ithd=2.888％EFF=0.313

4結語

遠方PF系列數字功率計從0.5％精度到16位高速A/D所實現的0.03％的精度，從DC到AC500kHz，從基本功能的實惠型到多功能型，遠方PF系列數字功率計提供用戶更多的選擇空間。遠方PF系列數字功率計在多個系統中的成功應用也證明其能滿足各種電源設備的科研、生產、質檢需要，是組成電源測試系統的核心工具。