隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電壓、電流的調(diào)制信號(hào)得到更廣泛的應(yīng)用。面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的電信號(hào)，傳統(tǒng)的有功功率測(cè)量方法已經(jīng)難以滿足其測(cè)量需求，本文根據(jù)有功功率測(cè)量基本方法及變頻器應(yīng)用介紹功率分析儀的有功功率測(cè)量原理。

一有功功率測(cè)量方法

01正弦波有功功率算法

　　這種有功功率計(jì)算公式P=UIcosφ是在正弦電路技術(shù)上推導(dǎo)出來(lái)的，因此，只適用于正弦電路的有功功率測(cè)量。這種測(cè)量方式通過(guò)有效值測(cè)量電路獲取電壓、電流值，通過(guò)相位測(cè)量電路測(cè)量電壓、電流的相位差，再根據(jù)正弦電路有功功率計(jì)算公式P=UIcosφ計(jì)算獲得有功功率。

　　由于相位測(cè)量電路通常采用過(guò)零檢測(cè)法，而交流電零點(diǎn)附近不可避免會(huì)有一定的毛刺，因此，相位測(cè)量精度較低。在低功率因數(shù)下的功率測(cè)量準(zhǔn)確度亦較低，必須采用適用于低功率因數(shù)工況下的測(cè)試儀表才能有效保證有功功率測(cè)量準(zhǔn)確度。

02通用有功功率算法

　　通用有功功率計(jì)算定義為一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)功率積分的平均值。采用模擬乘法器獲取電壓、電流的乘積，得到瞬時(shí)功率，再用固定的時(shí)間對(duì)瞬時(shí)功率進(jìn)行積分，即可獲得瞬時(shí)功率的平均值，也就是有功功率。該方法適用任意波形電量的有功功率測(cè)量。

二功率分析儀的有功功率測(cè)量基本原理

　　現(xiàn)今功率分析儀測(cè)量的基本原理為通用有功功率算法。功率分析儀的每個(gè)測(cè)量通道，對(duì)輸入的電流或者電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)采樣得到的數(shù)據(jù)按下列所示公式進(jìn)行計(jì)算獲取結(jié)果：

　　其中u(t)為更新周期內(nèi)采集的電壓信號(hào)數(shù)據(jù)(瞬時(shí)數(shù)據(jù))，i(t)為更新周期內(nèi)采集的電流信號(hào)數(shù)據(jù)(瞬時(shí)數(shù)據(jù))，u(t)和i(t)為同一時(shí)刻的采樣數(shù)據(jù)。

　　比如在變頻器應(yīng)用，變頻器的主電路一般為“交直交”架構(gòu)組成，在整流回路中一般接有大電容，輸入電流的波形不是正弦波;在逆變輸出回路中，輸出電壓信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)整的波形，輸入輸出都不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，含有較多的高次諧波分量，變頻器典型的輸入測(cè)波形如下：

　　對(duì)輸入測(cè)得有功率，傳統(tǒng)的計(jì)算公式為：P=Urms*Irms*cosφ。其中P為有功功率，Urms為電壓有效值，Irms為電流有效值，φ為電壓電流夾角。

　　但是，變頻器的輸出電量含有高次諧波，很難測(cè)量出相位角，功率分析儀采用通用有功功率算法，對(duì)測(cè)定的整數(shù)周期內(nèi)獲取的瞬時(shí)電壓、電流的乘積，再用整數(shù)周期對(duì)瞬時(shí)功率進(jìn)行積分，即可獲得瞬時(shí)功率的平均值，也就是所測(cè)的有功功率，如下圖：

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