00Hz中頻電源校準方法的討論

1 引言

400Hz中頻電源多利用晶閘管來實現，其工作原理可簡單歸結為：電流型交－直－交變頻，即將50Hz交流電整流為大小可調的直流電，經電抗器慮波后供給逆變器，由逆變器將直流電逆變為交流400Hz中頻電[1]210。這類電源，主要用于航空產品及設備的生產調試，目前還沒有相應的國家檢定規程或校準規范。本文結合工作實際，對其通常的校準項目和校準方法做了分析和歸納；最后簡要分析了諧波電流產生的原因，同時給出了諧波電流的校準方法。

2校準項目及方法

400Hz中頻電源的通常校準項目有：電壓及電流示值誤差，電壓偏差、電壓短期穩定度、頻率偏差，頻率短期穩定度，電壓失真度。除上述校準項目外，有必要增加諧波電流校準項目。下文將對各個校準項目展開討論。

2.1、電壓及電流示值誤差的校準

目前，400Hz中頻電源的指示（顯示）裝置準確度不高，部分產品并沒有明確的指標要求。但是為促進中頻電源質量的提升，有必要對指示（顯示）裝置進行校準。如圖1所示，選用數字多用表校準電壓，選用測量用電流互感器校準電流，并保證選用儀器的準確度高于被測件準確度的3倍。如圖1所示，在中頻電源空載狀態下，校準額定電壓值115V；而后合上空氣開關，調節阻性負載，由鉗型表校準電流。

2.2電壓偏差的校準

400Hz中頻電源由空載狀態轉換到滿載狀態時，輸出電壓會發生變化(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，其結果會造成由中頻電源供電的設備不能正常工作。國家標準GB/T 3926－2007《中頻設備額定電壓》中對電壓偏差的限值做了6條規定。因此有必要對400Hz中頻電源的電壓偏差進行校準，其接線如圖1所示。

在空載狀態下，調節中頻電壓，使中頻電源輸出為額定值，記為Un；而后閉合空氣開關，調節阻性負載使中頻電流達到額定值，讀取滿載中頻電壓，記為Um；由下式計算電壓偏差：

式中， －電壓偏差；

Un－額定電壓；

Um－滿載電壓；

－相對電壓偏差。

2.3電壓短期穩定度的校準

電壓短期穩定度表明了輸出電壓波動的程度。若400Hz中頻電源濾波電容的質量不高，會造成輸出電壓規律性或隨機性波動，該波動電壓即是連續的電壓偏差[3-4]。如圖3所示。

2.4頻率偏差的校準

  頻率偏差[3-4]是指電源頻率的實際值與標稱值之差。產品或設備都有固定的工作頻率，供電頻率的偏離會造成產品或設備的工作不正常。國家軍用標準GB181A－2003《飛機供電特性》規定了變頻交流供電系統穩態頻率范圍[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重要指標。如圖1所示，在中頻電源帶滿載的情況下，讀取頻率值，按下式計算頻率偏差：

2.5頻率短期穩定度的校準

頻率短期穩定度是考核中頻電源在短時間內頻率偏差的波動情況。某一時刻（至少是1個被測信號的周期）頻率偏差能滿足要求，但某一段時間內，頻率偏差可能會出現較大的波動。因此可以在短期內對頻率的動態情況進行考核，由此引入短期頻率穩定度。短期頻率穩定度可以理解為長時間內，頻率偏差波動情況的短時間抽樣,如圖4所示。

不好意思，明天接著來。

2.6失真度的校準

校準連接如圖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載及逆變器的型式相關[1]187。400Hz中頻電源在空載及滿載的情況下，失真度會有差異。因此有必要同時考核空載及滿載情況下的失真度。這里需強調：所帶負載應為純電阻負載，因為若中頻電源帶的負載含有整流裝置，則該裝置會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生，因此為公平起見，考核中頻電源的失真度時，應帶純電阻負載。表1為兩臺不同型號中頻電源的失真度。

表1 400Hz 中頻電源失真度校準結果

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諧波電流發射值的校準

400Hz中頻電源中的晶閘管整流裝置可以看成一個高次諧波電流源；諧波電流流過系統阻抗，導致諧波電壓的產生[7]。文獻[4]詳細闡述了諧波電流對電網、高低壓設備的影響及對通信線路的干擾[4]191。文獻[8]給出了400Hz中頻電源諧波干擾的實際情況：在電磁兼容的CE102項目(10 kHz～10MHz電源線傳導發射)測試中，因為400Hz中頻電源產生諧波，而使背景噪聲產生較大偏差[8]。鑒于此，有必要對新驗收或使用中的中頻電源進行諧波電流的校準，以掌握其諧波電流的發射情況。

如圖6所示，一臺交流源/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，同時為保證分析結果的可靠性，在中頻電源的輸入端再并接一臺電能質量分析儀，將二者測量的結果做比較。

下文圖表是某400Hz中頻電源的實際校準結果。根據國家標準GB 17625.1－2003《低壓用電設備諧波電流的發射限值》的規定，該400Hz中頻電源在空載及滿載工作狀態下，諧波電流發射值均超過了國家標準。

表2空載下諧波電流校準結果

諧波次數	國標規定限值/A	實測值/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標示出7到25次的奇次諧波電流超過了國家標準規定的限值。

圖8滿載時輸入電壓及電流波形

     表3滿載下諧波電流校準結果

諧波次數	國標規定限值/A	實測限值/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，負載電流增大，超標的諧波次數增多。

3 結束語

對于400Hz中頻電源的校準，除常規輸出指標外，有必要對電網側諧波電流進行校準，以確保其它用電設備不受到干擾。而其它電網側校準項目，如功率因素、有功功率、浪涌電流等，可以根據技術要求取舍。對于UPS電源及其它不同頻率的中頻電源，也可按上述校準方法進行驗收及周期校準。若需要更為嚴格的指標測試，還需對中頻電源進行電磁輻射、電磁干擾等電磁兼容項目的測試。

參考文獻：

[1]莫正康.電力電子應用技術[M].北京：機械工業出版社，2001.210-212

[2]劉杰.直流電子負載在直流穩壓電源校準中的應用[J].
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[3]粟時平，劉桂英.現代電能質量檢測技術[M].北京：中國電力出版社，2008.59-64.

[4]程浩忠，艾芊，張志剛，朱子述，等.電能質量[M].北京：清華大學出版社，2008.191-203.

[5]GB/T 3926－2007，中頻設備額定電壓［S］.

[6]GJB 181A－2003，飛機供電特性［S］.

[7]GBZ 18039.5－2003/IEC 61000-2-1:1990，電磁兼容 環境
公用供電系統低頻傳導騷擾及信號傳輸的電磁環境［S］.

[8]韓明,繆永君,李新建. 解決電磁兼容實驗室電源傳導背景噪聲的方法[J].信息化研究，2009，35(12):9-10.

[9]GB 17625.1－2003/IEC 61000-3-2:2001，電磁兼容 限值
諧波電流發射限值（設備每相輸入電流≤16A）［S］.

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

同意2樓的朋友

標題有誤，正確的是：400Hz中頻電源校準方法的探討。

標題應該是400Hz中頻電源校準方法的探討，標題還能修改嗎？怎樣修改，知道的麻煩告訴一下。

應該可以修改的