00Hz中頻電源校準(zhǔn)方法的討論

1 引言

400Hz中頻電源多利用晶閘管來實(shí)現(xiàn)，其工作原理可簡(jiǎn)單歸結(jié)為：電流型交－直－交變頻，即將50Hz交流電整流為大小可調(diào)的直流電，經(jīng)電抗器慮波后供給逆變器，由逆變器將直流電逆變?yōu)榻涣?/font>400Hz中頻電[1]210。這類電源，主要用于航空產(chǎn)品及設(shè)備的生產(chǎn)調(diào)試，目前還沒有相應(yīng)的國家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范。本文結(jié)合工作實(shí)際，對(duì)其通常的校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法做了分析和歸納；最后簡(jiǎn)要分析了諧波電流產(chǎn)生的原因，同時(shí)給出了諧波電流的校準(zhǔn)方法。

2校準(zhǔn)項(xiàng)目及方法

400Hz中頻電源的通常校準(zhǔn)項(xiàng)目有：電壓及電流示值誤差，電壓偏差、電壓短期穩(wěn)定度、頻率偏差，頻率短期穩(wěn)定度，電壓失真度。除上述校準(zhǔn)項(xiàng)目外，有必要增加諧波電流校準(zhǔn)項(xiàng)目。下文將對(duì)各個(gè)校準(zhǔn)項(xiàng)目展開討論。

2.1、電壓及電流示值誤差的校準(zhǔn)

目前，400Hz中頻電源的指示（顯示）裝置準(zhǔn)確度不高，部分產(chǎn)品并沒有明確的指標(biāo)要求。但是為促進(jìn)中頻電源質(zhì)量的提升，有必要對(duì)指示（顯示）裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。如圖1所示，選用數(shù)字多用表校準(zhǔn)電壓，選用測(cè)量用電流互感器校準(zhǔn)電流，并保證選用儀器的準(zhǔn)確度高于被測(cè)件準(zhǔn)確度的3倍。如圖1所示，在中頻電源空載狀態(tài)下，校準(zhǔn)額定電壓值115V；而后合上空氣開關(guān)，調(diào)節(jié)阻性負(fù)載，由鉗型表校準(zhǔn)電流。

2.2電壓偏差的校準(zhǔn)

400Hz中頻電源由空載狀態(tài)轉(zhuǎn)換到滿載狀態(tài)時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生變化(下降)，該變化值即為電壓偏差[2-5]，如圖2所示。

電壓偏差表明了實(shí)際電壓偏離額定電壓的程度，即反映了中頻電源的帶載能力。電壓偏差大，表明中頻電源帶載能力差，其結(jié)果會(huì)造成由中頻電源供電的設(shè)備不能正常工作。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3926－2007《中頻設(shè)備額定電壓》中對(duì)電壓偏差的限值做了6條規(guī)定。因此有必要對(duì)400Hz中頻電源的電壓偏差進(jìn)行校準(zhǔn)，其接線如圖1所示。

在空載狀態(tài)下，調(diào)節(jié)中頻電壓，使中頻電源輸出為額定值，記為Un；而后閉合空氣開關(guān)，調(diào)節(jié)阻性負(fù)載使中頻電流達(dá)到額定值，讀取滿載中頻電壓，記為Um；由下式計(jì)算電壓偏差：

式中， －電壓偏差；

Un－額定電壓；

Um－滿載電壓；

－相對(duì)電壓偏差。

2.3電壓短期穩(wěn)定度的校準(zhǔn)

電壓短期穩(wěn)定度表明了輸出電壓波動(dòng)的程度。若400Hz中頻電源濾波電容的質(zhì)量不高，會(huì)造成輸出電壓規(guī)律性或隨機(jī)性波動(dòng)，該波動(dòng)電壓即是連續(xù)的電壓偏差[3-4]。如圖3所示。

2.4頻率偏差的校準(zhǔn)

  頻率偏差[3-4]是指電源頻率的實(shí)際值與標(biāo)稱值之差。產(chǎn)品或設(shè)備都有固定的工作頻率，供電頻率的偏離會(huì)造成產(chǎn)品或設(shè)備的工作不正常。國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GB181A－2003《飛機(jī)供電特性》規(guī)定了變頻交流供電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率范圍[6]為393Hz~407Hz，即允許頻率偏差為±7Hz。因此， 400Hz中頻電源的頻率偏差也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。如圖1所示，在中頻電源帶滿載的情況下，讀取頻率值，按下式計(jì)算頻率偏差：

2.5頻率短期穩(wěn)定度的校準(zhǔn)

頻率短期穩(wěn)定度是考核中頻電源在短時(shí)間內(nèi)頻率偏差的波動(dòng)情況。某一時(shí)刻（至少是1個(gè)被測(cè)信號(hào)的周期）頻率偏差能滿足要求，但某一段時(shí)間內(nèi)，頻率偏差可能會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)。因此可以在短期內(nèi)對(duì)頻率的動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行考核，由此引入短期頻率穩(wěn)定度。短期頻率穩(wěn)定度可以理解為長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，頻率偏差波動(dòng)情況的短時(shí)間抽樣,如圖4所示。

不好意思，明天接著來。

2.6失真度的校準(zhǔn)

校準(zhǔn)連接如圖5所示


失真度反映了400Hz中頻電源輸出電壓的諧波含有量。而諧波的含量與所帶負(fù)載及逆變器的型式相關(guān)[1]187。400Hz中頻電源在空載及滿載的情況下，失真度會(huì)有差異。因此有必要同時(shí)考核空載及滿載情況下的失真度。這里需強(qiáng)調(diào)：所帶負(fù)載應(yīng)為純電阻負(fù)載，因?yàn)槿糁蓄l電源帶的負(fù)載含有整流裝置，則該裝置會(huì)造成中頻電壓波形的畸變，而該畸變波形并非中頻電源本身產(chǎn)生，因此為公平起見，考核中頻電源的失真度時(shí)，應(yīng)帶純電阻負(fù)載。表1為兩臺(tái)不同型號(hào)中頻電源的失真度。

表1 400Hz 中頻電源失真度校準(zhǔn)結(jié)果

400Hz中頻電源	空載失真度	滿載失真度
A	1.1％	1.6％
B	6.2％	3.6％

2.7諧波電流發(fā)射值的校準(zhǔn)

400Hz中頻電源中的晶閘管整流裝置可以看成一個(gè)高次諧波電流源；諧波電流流過系統(tǒng)阻抗，導(dǎo)致諧波電壓的產(chǎn)生[7]。文獻(xiàn)[4]詳細(xì)闡述了諧波電流對(duì)電網(wǎng)、高低壓設(shè)備的影響及對(duì)通信線路的干擾[4]191。文獻(xiàn)[8]給出了400Hz中頻電源諧波干擾的實(shí)際情況：在電磁兼容的CE102項(xiàng)目(10 kHz～10MHz電源線傳導(dǎo)發(fā)射)測(cè)試中，因?yàn)?00Hz中頻電源產(chǎn)生諧波，而使背景噪聲產(chǎn)生較大偏差[8]。鑒于此，有必要對(duì)新驗(yàn)收或使用中的中頻電源進(jìn)行諧波電流的校準(zhǔn)，以掌握其諧波電流的發(fā)射情況。

如圖6所示，一臺(tái)交流源/分析儀做中頻電源的供電電源，該儀器具有交流輸出和分析功能，同時(shí)為保證分析結(jié)果的可靠性，在中頻電源的輸入端再并接一臺(tái)電能質(zhì)量分析儀，將二者測(cè)量的結(jié)果做比較。

下文圖表是某400Hz中頻電源的實(shí)際校準(zhǔn)結(jié)果。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 17625.1－2003《低壓用電設(shè)備諧波電流的發(fā)射限值》的規(guī)定，該400Hz中頻電源在空載及滿載工作狀態(tài)下，諧波電流發(fā)射值均超過了國家標(biāo)準(zhǔn)。

表2空載下諧波電流校準(zhǔn)結(jié)果

諧波次數(shù)	國標(biāo)規(guī)定限值/A	實(shí)測(cè)值/A
7	0.770	1.503※
9	0.400	0.852※
11	0.330	0.702※
13	0.210	0.517※
15	0.150	0.360※
17	0.132	0.226※
19	0.118	0.140※
21	0.107	0.108※
23	0.098	0.106※
25	0.090	0.100※

表2標(biāo)示出7到25次的奇次諧波電流超過了國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。

圖8滿載時(shí)輸入電壓及電流波形

     表3滿載下諧波電流校準(zhǔn)結(jié)果

諧波次數(shù)	國標(biāo)規(guī)定限值/A	實(shí)測(cè)限值/A
3	2.300	4.376※
5	1.140	3.702※
7	0.770	3.130※
9	0.400	2.245※
11	0.330	1.411※
13	0.210	0.670※
15	0.150	0.195※
17	0.132	0.232※
19	0.118	0.305※
21	0.107	0.255※
23	0.098	0.156※
25	0.090	0.097※
27	0.083	0.103※
29	0.078	0.098※
37	0.058	0.061※

表3表明，負(fù)載電流增大，超標(biāo)的諧波次數(shù)增多。

3 結(jié)束語

對(duì)于400Hz中頻電源的校準(zhǔn)，除常規(guī)輸出指標(biāo)外，有必要對(duì)電網(wǎng)側(cè)諧波電流進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保其它用電設(shè)備不受到干擾。而其它電網(wǎng)側(cè)校準(zhǔn)項(xiàng)目，如功率因素、有功功率、浪涌電流等，可以根據(jù)技術(shù)要求取舍。對(duì)于UPS電源及其它不同頻率的中頻電源，也可按上述校準(zhǔn)方法進(jìn)行驗(yàn)收及周期校準(zhǔn)。若需要更為嚴(yán)格的指標(biāo)測(cè)試，還需對(duì)中頻電源進(jìn)行電磁輻射、電磁干擾等電磁兼容項(xiàng)目的測(cè)試。

參考文獻(xiàn)：

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全文完。
本文沒有涉及到最重要的一點(diǎn)，就是如何考核中頻電源在接入不同（感性或容性）負(fù)載時(shí)的性能。文中不準(zhǔn)確或不當(dāng)之處，歡迎量友指出。

同意2樓的朋友

標(biāo)題有誤，正確的是：400Hz中頻電源校準(zhǔn)方法的探討。

標(biāo)題應(yīng)該是400Hz中頻電源校準(zhǔn)方法的探討，標(biāo)題還能修改嗎？怎樣修改，知道的麻煩告訴一下。

應(yīng)該可以修改的