一變頻電量測試系統概述
經過長期調研，結合用戶反饋，通過多年的技術積累，提高產品質量，生產制造企業(yè)、科研單位可從兩個方面加強變頻電量測試儀器計量檢測系統的建設：
1、計量能力建設，完成準確的量值傳遞過程，相關內容可參閱變頻電量計量系統解決方案。
2、測試能力建設，完成摸底和研究試驗，獲得科研數據。
不論是計量還是測試能力均建議建立自動化的控制、采集和數據處理能力，提高試驗效率、減少人為干擾。為提升生產制造企業(yè)、科研單位變頻電量計量檢測能力，結合我司計量檢測實力，提煉出變頻電量測試儀器測試系統總體方案配置。
變頻電量測試儀器具體可指：各種電壓/電流傳感器及變送器、數字電壓表、數字電流表、功率計、功率分析儀、電能表、諧波分析儀以及由變頻電量變送器和變頻電量測量儀器構成的系統。
變頻電量測試系統從功能上大體可以分為四大部分：變頻測試電源、自動測試系統、自動化測試操作臺和被測試儀器或系統;
變頻測試電源分類：YM/YD系列變頻測試電源、YR系列階躍響應測試電源、YDS系列雙向直流母線電源等;
自動測試系統組成：100kHz六路采集系統、通訊轉換器、專用PC機和上位機軟件等;
自動化計量操作臺：時尚操作臺主體、航空座椅、打印機等。
圖1 變頻電量測試系統解決方案
二變頻測試源
測試能力要求盡量覆蓋被檢對象的量程范圍，滿足科研生產需要。主要有頻率響應測試和階躍響應測試兩大類產品。
01頻率響應測試
采用全數字信號發(fā)生技術和大功率串并聯功放，產生高電壓或者大電流的正弦激勵信號，施加給變頻電量傳感器或測試儀器，通過改變激勵信號的頻率觀察被測傳感器或儀器的輸出就可以得到它的頻率響應。測試系統最核心的就是由全數字信號發(fā)生器和大功率串并聯功放構成的測試電源，天濤測試電源可全面覆蓋0~10kV、0~5kA、1Hz~200kHz的輸出范圍，可靠性高、穩(wěn)定性好、全數字化智能化控制。
有些電源生產廠家采用可調功率電感、電容諧振的方案產生激勵電流，通過調節(jié)電感和電容參數達到需要的電流幅值或頻率。此方案成本較低，但是參數漂動大，電流、頻率不穩(wěn)定，可調性差，不能滿足高精度計量檢測需求。
表1 YD-50-100A交流大功率變頻電源技術參數
| 輸入 | 相數 | 3φ3W＋G |
| 電壓 | 380V±10% | |
| 功率 | 15kW | |
| 頻率 | 50Hz±3Hz | |
| 輸出（單相） | 輸出電壓 | PLC≥50Vrms |
| 輸出電流 | 0～100Arms | |
| 輸出正弦波頻率范圍 | 10Hz～100kHz | |
| 電流幅值精度 |
≤0.05%，10Hz~1kHz；≤0.1%，1kHz~20kHz； ≤0.2%，20kHz~100kHz |
|
| 穩(wěn)定度 | 0.02%/3min | |
| 頻率精度 | 0.01% | |
| 波形品質（正弦波） | THD≤1% | |
| 基波波形 | 正弦波、三角波、方波等（可選諧波） | |
| 方波信號特性 | 上升/下降時間 | ＜10us |
| 過沖 | ≤5% | |
| 占空比 | 1%～99%（受當前頻率設置限制） | |
| 不對稱性 | 周期的2% | |
| 三角波 | 線性度 | ≤峰值輸出的2% |
| 信號特性 | 對稱性 | 0%至100% |
| 通訊和操作 | 操作界面 | 大屏幕液晶 |
| 外部通訊 | RS485（標配） | |
| 保護 | 輸入 | 過壓、過流、缺相 |
| 輸出 | 過壓、過溫、過流 | |
| 環(huán)境條件和安全 | 防護等級 | IP20(室內 ) |
| 冷卻方式 | 強制風冷 | |
| 環(huán)境溫度 | 0～45℃ | |
| 相對濕度 | 10～90% （非凝結) | |
| 噪音 | ＜65dB | |
| 體積 | 體積(W*D*H) | 約1200*1000*2200 mm（內置5套100A模塊） |
| 重量 | / | 約2000kg |
| 備注：可選諧波輸出功能：0～50次諧波，總帶寬100kHz； | ||
100A、100kHz的YD-50-100A交流大功率變頻電源是我公司成熟穩(wěn)定產品，當需要提供更大輸出電流時，建議采購若干臺同型號產品將輸出并繞實現。例如實現500A、100kHz的測試電流實現原理如下：
圖2 500A并繞測試原理圖
采用5臺100A的變頻電源模塊并繞輸出實現500A的測試激勵，通過操作臺實現同步控制。如此，5臺電源模塊可以靈活組合，既可以當做5臺100A的電源使用也可以當做1臺500A的電源使用。5臺100A電源的總輸入功率僅需75kW，大大低于1臺500A電源的輸入功率。
通過操作臺發(fā)出同步控制信號，同步時間≦5uS。通過電流源輸出并繞方式，可靈活實現系統擴容功能，可根據用戶實際情況增大電流源系統輸出電流，完成3000A變頻電量傳感器或測試儀器性能測試能力的建設。
02階躍響應測試
采用全數字信號發(fā)生技術和大功率脈沖功放技術，產生近似理想的高電壓或者大電流的方波激勵信號，施加給變頻電量傳感器或測試儀器，觀察被測傳感器或儀器的輸出就可以得到它的階躍響應即上升時間和下降時間。測試系統最核心的就是由全數字信號發(fā)生器和大功率脈沖功放構成的方波測試電源，天濤方波測試電源可全面覆蓋0~10kV、0~5kA、0~2kHz的輸出范圍，di/dt≥2kA/uS，dv/dt≥5kV/uS，且占空比可調，可靠性高、穩(wěn)定性好、全數字化智能化控制。
| 序號 | 階躍響應測試電源 | 核心參數 | 備注 |
| 1 | YR-1000-2000A方波測試電流源 |
輸出電壓：0~1000Vp 輸出電流：0~2000Ap 輸出頻率： 1~2000Hz 占空比調節(jié)：1%~99% 電壓電流顯示精度：≤0.2%?FS di/dt：100A~2000A/uS |
詳細見階躍測試電源產品介紹 |
| 2 | YR-1000-2000A方波測試電流源 |
輸出電壓：0~1000Vp 輸出電流：0~2000Ap 輸出頻率： 1~2000Hz 占空比調節(jié)：1%~99% 電壓電流顯示精度：≤0.2%?FS di/dt：100A~2000A/uS |
詳細見階躍測試電源產品介紹 |
| 可以根據需要進一步提高Vp和Ap范圍，最大可以達到50kV和20kA。 | |||
三自動測試系統
01自動測試系統組成及原理
自動系統重點關注四個部分：電壓電流探頭、數字變送器、通訊轉換器和上位機軟件。電壓電流探頭用來監(jiān)測測試電源的輸出;電壓電流探頭的輸出和模擬量接口的被測對象的輸出的均由數字變送器轉換為數字信號上傳給上位機。數字量接口的被測對象根據需要由通訊轉換器轉換連接到上位機。上位機同時采集變頻功率源或測試電源和被測對象的輸出自動完成校準比對、數據分析，并形成校準報告，同時可以存儲打印。
02電流探頭
電流探頭的一般要求如下：
1)電流測量范圍10~1000A
2)最大允許誤差0.2%
3)帶寬1MHz以上
03電壓探頭
電壓探頭的一般要求如下：
1)電流測量范圍10~10000V
2)最大允許誤差0.2%
3)帶寬1MHz以上
04數字變送器
數字變送器的一般要求如下：
1)至少可以同步采集兩路信號，同步時間≦5uS
2)電流信號范圍:-6A~+6A，電壓信號范圍-100V~+100V
3)最大允許誤差0.05%
4)帶寬10MHz以上
數字變送器的一般要求如下：
● 至少可以同步采集兩路信號，同步時間≦5uS
● 電壓信號范圍-100V~+100V，電流信號范圍-6A~+6A
● 最大允許誤差0.05%
● 帶寬100kHz~2000kHz
通訊轉換器的要求如下：
● 可以完成帶有通訊接口的被試設備與主機的通訊連接
上位機(含軟件)要求如下：
● 安裝有自動采集校準軟件，可以同步采集被試設備和標準源、測試電源的輸出，并分析數據形成校準報告。具有數據存儲、管理及打印功能。
圖3 變頻電量測試系統工作原理
四自動化操作臺
01時尚
自動化操作臺由專業(yè)公司設計，集成了當下流行元素，簡潔而不失大方。
02科技
自動化操作臺與變頻功率標準源只有少量的光纖連接，降低了線路敷設及維護成本，大大提高了變頻電量計量系統的電磁兼容性和試驗人員操作的安全性。
圖4 自動化操作臺
