究竟該如何打倒諧波測量的“攔路虎”

　　眾所周知，諧波是一種由非線(xiàn)性負載產(chǎn)生的常見(jiàn)干擾信號，它會(huì )影響設備的正常工作，是電氣設備設計時(shí)非常關(guān)注的一項參數。特別是并網(wǎng)設備，其生成的諧波會(huì )流入電網(wǎng)造成污染，影響附近供電環(huán)境的電能質(zhì)量。

　　IEC61000-4-7諧波測量標準

　　要對并網(wǎng)設備中波動(dòng)的電壓電流進(jìn)行精確測量，需根據IEC61000-4-7標準(對應國標GB/T-17626.7-2008)中的規定公式，以10個(gè)信號周期的時(shí)間窗，5Hz的頻譜分辨率對信號進(jìn)行FFT分析。但若想保證FFT結果真實(shí)有效，測量?jì)x器需針對FFT常見(jiàn)的頻譜混疊和頻譜泄露問(wèn)題進(jìn)行處理。普通的功率計對這兩種問(wèn)題并沒(méi)有針對性措施，因此諧波測量結果存在偏差，其諧波分析功能也淪為雞肋。

　　圖1 IEC61000-4-7諧波測量標準

　　該如何解決頻率混疊和頻譜泄露這兩頭諧波測量的“攔路虎”呢?致遠電子PA300系列功率計除了諧波算法符合IEC61000-4-7諧波測量標準要求外，還配備了以下兩種“獨門(mén)武器”，目的是解決頻譜混疊和頻譜泄露這兩頭諧波測量的“攔路虎”。

　　圖2 PA300系列功率計

　　從源頭抑制頻譜混疊與頻譜泄露

　　抗混疊濾波器：根據采樣定理fs≥2f，若輸入信號包含的最大頻率f >采樣頻率fs的一半，則采樣后的信號將無(wú)法正確還原。功率計內置純硬件抗混疊濾波器，可將被測信號的高頻雜波部分去除，防止頻譜混疊現象的出現。

　　圖3 高頻噪聲引起頻譜混疊

　　鎖相環(huán)技術(shù)：當采樣周期不是信號周期的整數倍時(shí)，截取的采樣部分數據就不是一個(gè)完整的周期信號，FFT時(shí)會(huì )出現頻譜泄露，影響幅值測量的準確。為了最大限度的抑制頻譜泄露，PA300通過(guò)鎖相環(huán)倍頻技術(shù)讓采樣頻率同步跟蹤輸入信號的基波頻率，從根源上杜絕了頻譜泄露現象的產(chǎn)生。

　　圖4 同步采樣有效避免頻譜泄露

　　功率計功能拓展——PAM軟件

　　在保證諧波準確測量的同時(shí)，解決諧波問(wèn)題通常需要查看各次諧波數據、諧波柱狀圖、趨勢圖以及波形圖等功能。這些功能都可以通過(guò)PAM軟件實(shí)現測量與顯示。數據可以選擇由USB、GP-IB、RS-232或以太網(wǎng)通信接口上傳到PC端，并通過(guò)PAM軟件在PC端上實(shí)現同步顯示和數據報表導出，真正為用戶(hù)解決諧波測量的問(wèn)題。

　　圖5 PAM軟件