如何實(shí)現功率測量的“神同步”？

我們在使用功率分析儀的進(jìn)行測試的時(shí)候，選擇合適的同步源，如果同步源設定不當，測量值有可能不穩定或出現錯誤，諧波測量模式還要選擇合適的PLL源，不少客戶(hù)經(jīng)常提出疑惑，同步源和PLL源有什么異同，他們的作用是什么？

為了能精確的計算功率等測量值，需要從采樣數據中按完整的信號周期截取數據，而原始的采樣信號有電壓和電流兩種，由于電壓和電流的信號周期不可能完全一樣，所以無(wú)論選擇電壓信號周期作為截取依據，還是選擇電流信號周期作為截取依據，都無(wú)法完美的截取完整的信號周期，怎么辦呢？從電壓電流中選擇畸變小、輸入電平和頻率都穩定的信號作為截取依據，這樣的信號容易測出信號周期，從而計算出的功率等測量值也肯定是相對好的，那么作為截取依據的這個(gè)信號我們就稱(chēng)為同步源。由此可以得出選擇同步源的依據，即選擇畸變小，頻率穩定的輸入信號作為同步源。

當被測對象是變頻器，其電流波形的畸變相比電壓波形較小時(shí)，請選擇電流信號作為同步源。

在功率分析儀PA6000中，常規測量模式只需要設置同步源，不需要設置PLL源的，只有在諧波模式和IEC諧波模式下才需要設置PLL源。為什么要在測量諧波時(shí)引入PLL源呢？諧波測量的核心是時(shí)域到頻域的轉換。離散傅里葉變換（DFT）是對數字信號進(jìn)行時(shí)域到頻域轉換，而高效進(jìn)行DFT的方法就是快速傅里葉變換（FFT），PA6000就是使用FFT的方法來(lái)實(shí)現諧波測量的。

FFT算法中有一個(gè)假設，假設離散時(shí)間序列可以精確地在整個(gè)時(shí)域進(jìn)行周期延拓，所有包含該離散時(shí)間序列的信號為周期函數，周期與時(shí)間序列的長(cháng)度相關(guān)。然而如果時(shí)間序列的長(cháng)度不是信號周期的整數倍，假設條件是不成立的，就會(huì )產(chǎn)生頻譜泄漏。對信號做FFT分析時(shí)，如果采樣頻率固定不變，由于被采樣信號自身頻率的微小變化以及干擾因素的影響，就會(huì )使采集數據不是信號周期的整數倍，此時(shí)就會(huì )產(chǎn)生頻譜泄露。

PLL鎖相環(huán)是一種反饋電路，其作用是使得電路上的時(shí)鐘和某一外部時(shí)鐘的相位同步。PLL通過(guò)比較外部信號的相位和由壓控晶振（VCXO）的相位來(lái)實(shí)現同步的，在比較的過(guò)程中，鎖相環(huán)電路會(huì )不斷根據外部信號的相位來(lái)調整本地晶振的時(shí)鐘相位，直到兩個(gè)信號的相位同步。PA6000通過(guò)引入PLL硬件，使采樣頻率和信號頻率同步，然后通過(guò)倍頻保持采樣頻率是信號頻率的整數倍，保證采集數據正好是信號周期的整數倍，從而消除頻譜泄露。如何選擇PLL源呢，由選擇同步源的原理可知，當然選擇畸變小，頻率穩定的輸入信號作為PLL源！

相比PA6000，周立功致遠電子最新的PA5000功率分析已經(jīng)支持雙PLL源了，用戶(hù)可以為不同的測量通道選擇不同的PLL源，快來(lái)感受一下PA5000的雙PLL源吧。

圖1設置PLL源

圖2設置測量通道使用的PLL源