一、前言

　　20世紀(jì)80年代中后期，變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)入實(shí)用階段，步入21世紀(jì)，大部分城市都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)恒壓供水，變頻恒壓供水不但水壓穩(wěn)定，并且能起到顯著的節(jié)能作用。如今，變頻空調(diào)、變頻冰箱、變頻洗衣機(jī)等使用變頻調(diào)速技術(shù)的新型家電開(kāi)始走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，因其啟動(dòng)平穩(wěn)、高效節(jié)能等特點(diǎn)廣大消費(fèi)者的青睞。此外，風(fēng)電、光伏、燃料電池等新能源產(chǎn)業(yè)也與變頻器/變流器技術(shù)密切相關(guān)。

　　不論是變頻調(diào)速還是新能源，都在圍繞一個(gè)共同的主題：節(jié)能環(huán)保。

　　上述產(chǎn)品在節(jié)能的同時(shí)，還引出了另外一個(gè)問(wèn)題，那就是增加了電網(wǎng)的諧波污染，因此，相關(guān)產(chǎn)品一般都有或正在制定的關(guān)于諧波發(fā)射限值的標(biāo)準(zhǔn)。

　　能效計(jì)量及諧波檢測(cè)是變頻節(jié)能的前提條件和技術(shù)基礎(chǔ)，并為變頻節(jié)能增效提供評(píng)估手段。

　　變頻節(jié)能產(chǎn)品輸入或輸出的電參量一般為變頻電量，一方面頻率可變，另一方面還包含豐富的諧波，電信號(hào)頻譜遠(yuǎn)遠(yuǎn)比50Hz的工頻電量復(fù)雜。其對(duì)能效計(jì)量和諧波檢測(cè)的測(cè)試設(shè)備的技術(shù)要求也大大提高了。

　　目前，變頻電量的能效計(jì)量和諧波檢測(cè)的主要產(chǎn)品為各種寬頻帶高精度功率分析儀以及寬頻帶的變頻電量傳感器。

二、寬頻帶高精度功率分析儀精度標(biāo)稱(chēng)混亂

　　電工儀表通常采用準(zhǔn)確度等級(jí)標(biāo)稱(chēng)精度。例如：0.2級(jí)電壓表在適用范圍及整個(gè)量程范圍內(nèi)，其誤差的絕對(duì)值應(yīng)小于量程的0.2%，在滿(mǎn)量程處，其相對(duì)誤差為讀數(shù)的0.2%。

　　有了統(tǒng)一的精度標(biāo)稱(chēng)，就可以很方便的了解測(cè)試產(chǎn)品的精度指標(biāo)。例如：0.2級(jí)的儀表的精度比0.5級(jí)的高。

　　然而，目前的寬頻帶高精度功率分析儀精度標(biāo)稱(chēng)方式缺沒(méi)有這么簡(jiǎn)單。

1、斷章取義的精度標(biāo)稱(chēng)方式

　　例如，兩款進(jìn)口寬頻帶高精度功率分析儀的精度標(biāo)稱(chēng)如下：

　　A：基本精度：0.02%讀數(shù)

　　B：基本精度：±0.05%

　　首先，兩款儀器的精度標(biāo)稱(chēng)方式均不規(guī)范，而不規(guī)范的原因，并非不知道規(guī)范，而是有意掩蓋儀表的真實(shí)性能。（注：電工儀表規(guī)范的精度標(biāo)稱(chēng)方式，請(qǐng)參見(jiàn)高精度功率分析儀基本誤差探討）

　　其次，表面看，前者的精度比后者高。

　　實(shí)際情況是，后者的精度更高，原因是前者的實(shí)際精度為0.02%rd+0.04%fs，但是在標(biāo)稱(chēng)時(shí)省略了后面的"+0.04%fs"。詳細(xì)請(qǐng)閱讀“進(jìn)口功率分析儀的十大欺騙手法”

2、單點(diǎn)精度代替全局精度

　　仍以上述A型進(jìn)口寬頻帶高精度功率分析儀為例，其0.06%的精度僅僅在45~66Hz正弦波時(shí)成立，而在0.1Hz～400Hz這一變頻電機(jī)常用頻段范圍之內(nèi)，其最低精度達(dá)1.8%。圖1為配置C型功率單元的WP4000變頻功率分析儀與上述標(biāo)稱(chēng)0.02%讀數(shù)精度的寬頻帶高精度功率分析儀在寬頻范圍內(nèi)、正弦波和PWM波測(cè)量時(shí)的不同基波頻率下的準(zhǔn)確度指標(biāo)對(duì)比。

圖1、WP4000變頻功率分析儀與某進(jìn)口寬頻帶高精度功率分析儀的精度對(duì)比圖

3、帶寬指標(biāo)模糊

　　上述A型進(jìn)口寬頻帶高精度功率分析儀的標(biāo)稱(chēng)帶寬為1MHz，而對(duì)于變頻電量測(cè)量至關(guān)重要的傅里葉頻譜帶寬僅為50kHz，僅為1MHz標(biāo)稱(chēng)帶寬的1/20。

4、未明確低功率因數(shù)下的功率精度

　　對(duì)于變頻電量而言，即便是基波功率因數(shù)很高，其諧波的功率因數(shù)一般也較低，并且在變頻電機(jī)、大型電力變壓器等的損耗測(cè)量中，低功率因數(shù)下的功率測(cè)量精度至關(guān)重要。但是，目前大部分儀器未標(biāo)稱(chēng)角差指標(biāo)或低功率因數(shù)下的功率測(cè)量精度。

三、AnyWay堅(jiān)持標(biāo)稱(chēng)全局精度

　　所謂全局精度，是指在儀器的適用范圍內(nèi)，寬頻帶高精度功率分析儀均能滿(mǎn)足標(biāo)稱(chēng)的精度指標(biāo)。

　　變頻電量具有頻率范圍寬、頻譜成分復(fù)雜、幅值范圍寬、可能面臨很低功率因數(shù)等特點(diǎn)。

　　中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院首席科學(xué)家陸祖良先生考察指導(dǎo)銀河電氣的ATITAN變頻功率標(biāo)準(zhǔn)源項(xiàng)目時(shí)，曾經(jīng)說(shuō)，變頻電量的功率測(cè)量精度，按照目前的水平，就算是1級(jí)，只要能確定，都是一種偉大的進(jìn)步！

　　湖南銀河電氣有限公司在長(zhǎng)期從事各種電機(jī)試驗(yàn)站的過(guò)程中，深刻的體會(huì)到寬頻帶高精度功率分析儀等變頻電量測(cè)量?jī)x器全局精度的重要性。

　　目前，國(guó)內(nèi)大部分變頻電量測(cè)量?jī)x器的用戶(hù)對(duì)變頻電量測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)匱乏，不能正確理解儀器儀表的技術(shù)指標(biāo)。銀河電氣AnyWay系列寬頻帶高精度功率分析儀（WP4000變頻功率分析儀等）始終堅(jiān)持全局精度的標(biāo)稱(chēng)方式，目的就是在適用范圍內(nèi)，均能為用戶(hù)提供值得信賴(lài)的數(shù)據(jù)；而不是在每種不同的工況下都需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的精度換算才能知道或者根本無(wú)法知道測(cè)量精度。

　　以采用C型功率單元的WP4000變頻功率分析儀為例，其精度指標(biāo)如下：

　　DC，0.1Hz～400Hz范圍之內(nèi)，電壓在0.75%～150%額定范圍之內(nèi)，電流在1%～200%額定范圍之內(nèi)，電壓、電流精度為讀數(shù)的0.2%；

　　上述條件下，功率因數(shù)為1時(shí)，功率測(cè)量精度為0.2%；

　　功率因數(shù)在0.2～1范圍之內(nèi)時(shí)，功率測(cè)量精度為0.5%；

　　功率因數(shù)在0.05～0.2范圍之內(nèi)時(shí)，功率測(cè)量精度為1%；

　　當(dāng)然，并非所有場(chǎng)合都需要這么寬的適用范圍。例如，作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具時(shí)，有時(shí)我們并不需要很寬的適用范圍，但是，需要很高的精度指標(biāo)。

　　銀河電氣推出的專(zhuān)業(yè)作為變頻電量測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)檢定使用的AP系列變頻功率標(biāo)準(zhǔn)表，采用了下述精度標(biāo)稱(chēng)方式：

　　DC，0.1Hz～1500Hz范圍之內(nèi)，功率因數(shù)等于1時(shí)，電壓、電流精度為0.01%rd+0.02%fs，功率精度為0.02%rd+0.03%fs。

　　注：50Hz時(shí)，角差限值為0.03°，1500Hz時(shí)，角差限值為0.5°，不同功率因數(shù)下的功率測(cè)量精度可依此換算。

四、展望

　　2012年8月，湖南銀河電氣有限公司與湖南省計(jì)量檢測(cè)研究院及國(guó)防科技大學(xué)聯(lián)合研制的ATITAN變頻功率標(biāo)準(zhǔn)源通過(guò)國(guó)家質(zhì)檢總局和湖南省科技廳組織的成果鑒定，其全局精度達(dá)到0.05級(jí)。

　　2013年5月，國(guó)家質(zhì)檢總局批文成立國(guó)家變頻電量測(cè)量?jī)x器計(jì)量站，授權(quán)承擔(dān)全國(guó)范圍內(nèi)變頻電量測(cè)量?jī)x器設(shè)備檢定、測(cè)試任務(wù)。

　　國(guó)家變頻電量測(cè)量?jī)x器計(jì)量站起草的測(cè)量用變頻電量變送器、變頻電量分析儀等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及檢定規(guī)程正在報(bào)批階段。

　　國(guó)家變頻電量測(cè)量?jī)x器計(jì)量站將于2014年7月前全面啟動(dòng)變頻電量測(cè)量?jī)x器的對(duì)外計(jì)量檢定服務(wù)，寬頻帶高精度功率分析儀等變頻電量測(cè)量?jī)x器將逐步納入標(biāo)準(zhǔn)體系，其精度標(biāo)稱(chēng)方式將有法可依，其量值溯源和量值傳遞將逐步趨于規(guī)范。

 

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