變頻器供電電動機試驗對測試儀器帶寬的要求和影響

對于工頻供電的電機試驗對測量儀器的要求做了詳細的描述，對于變頻器供電的電機試驗來說，在滿足GBT1032規(guī)定要求的同時，對測試設備提出了更高的要求，特別是帶寬方面。
一、GB/T 22670-2008規(guī)定的測試設備帶寬要求
《GB/T 22670-2008變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法》規(guī)定變頻器供電的電機試驗，應使用測量電流、電壓有效值的儀表和有功功率表，尤其在輸入輸出法中，測量結(jié)果的準確度取決于功率表、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速測試設備的準確度。
考慮到諧波產(chǎn)生損耗的作用，應仔細選擇測試設備，使其能在相應頻率范圍內(nèi)有足夠的準確度，以下是對互感器、傳感器以及分流電路等測試設備所要求的頻率范圍fr：
fr=10f1----對六階梯變頻器
fr=6fp----對PWM變頻器，最高為100kHz
式中：
f1----最高額定頻率
fp----最高脈沖頻率(載波頻率)
在這段描述中，規(guī)定了測試設備的最低采樣頻率的要求。拿載波頻率為2K的PWM變頻器來說，測試設備的帶寬至少為12KHz，那采樣頻率必須高于24 KHz。這個要求對于目前大多數(shù)高端測試設備來說，這個要求并不是太高。
二、測試設備帶寬對測量精度的影響
換個方位考慮一下，是不是測試設備的采樣頻率也高越好呢。這也未必。
假設電機基波頻率為1Hz(例如永磁風力發(fā)電機轉(zhuǎn)速低，所以基波頻率均非常低)，在整周期截斷的要求下，需要至少分析一個信號周期，也就是至少1S的數(shù)據(jù)。假設測試設備的采樣頻率為100KHz，那么1S的數(shù)據(jù)量為100k點，即傅里葉變換的點數(shù)為100k點。這么大的數(shù)據(jù)量對一般測量儀器的處理器的運算速度提出了很大的要求，而且采樣頻率越高，這個運算要求也會越高，最終導致運算的速度跟不上。
在實際測量中往往通過降低采樣頻率來減少傅里葉變換點數(shù)，而降低采樣頻率之后，為了不違背采樣定理，只能在被測信號輸入側(cè)加抗混疊濾波器，這樣一來，傅里葉變換可以正常進行，基波可以準確獲取，但是，被測信號的高次諧波被抑制了，不能滿足變頻器輸出諧波測量的需要。
由此看來，測量設備處理器的運算速度必須得跟得上傅里葉變換運算的速度，才能保障變頻器諧波的準確測量，但是測量設備處理器的運算速度不可能無限擴大，所以采樣頻率越高不一定合適。事實上，采樣頻率在滿足《GB/T 22670-2008變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法》以及采樣定理的要求就可以實現(xiàn)準確測量。在滿足測量設備處理器的運算速度的條件下適當提高測試設備采樣頻率，也是可以提高測量精度，但是一味的通過提高采樣頻率來提高測量精度只會適得其反。