實(shí)測問題

大致情況是用AC電源驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)品，由電子負(fù)載控制輸出功率，采用WT系列功率分析儀測量電流、電壓、功率等參數(shù)，電壓采用并聯(lián)的方式、電流采用100A額定的shunt采集，壓降由BNC線接入WT系列功率計(jì)的外部傳感器端子。按測試工程師的描述：在正常工況下，電流/電壓功率等電力參數(shù)測試數(shù)據(jù)均無異常，但在低載約80VA測試時(shí)（約數(shù)百毫安電流），WT系列功率計(jì)的顯示會(huì)出現(xiàn)：視在功率=0、無功功率=0、電流=0、但奇怪的是此時(shí)的有功功率會(huì)顯示數(shù)十W的數(shù)值（波動(dòng)較大）。

測試中，為了驗(yàn)證數(shù)據(jù)可靠性，如圖采用兩臺(tái)WT同時(shí)測量(電壓并聯(lián))，采集同一個(gè)外部傳感器的電流信號(hào)。

原理剖析

從以上的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)來看，確實(shí)出現(xiàn)了難以理解的怪現(xiàn)象。我們熟知的中學(xué)物理及電工原理中對于有功、無功、視在功率的定義為：

由以上定義可知，對于交流功率，視在功率肯定是大于或等于有功功率，不可能出現(xiàn)有功功率不等于零而視在功率為零的現(xiàn)象。那么WT系列功率計(jì)測量時(shí)出現(xiàn)如圖1的顯示，是否意味著WT運(yùn)算BUG或者儀器有故障呢？

答案是否定的，儀器的顯示沒有BUG也沒有故障，要解釋這個(gè)貌似BUG的現(xiàn)象就要從功率計(jì)測量原理談起。

從以上公式可以看出，電壓Urms、電流Irms、有功功率P的測量都是通過瞬時(shí)采樣的電流、電壓進(jìn)行積分運(yùn)算后平均，而WT系列功率計(jì)顯示的視在功率S和無功功率Q是如何計(jì)算得到的呢？

視在功率S=UrmsxIrms、

Q2=S2-P2(1P2W)

在這里我們可以看到，WT系列功率計(jì)顯示的視在功率與測量的有功功率P無關(guān)，S的大小取決于Urms和Irms，這就很容易理解為什么有功功率P有數(shù)值顯示，而視在功率和無功功率都為0，原因就在此時(shí)的Irms為0。

可是為什么明明有80VA的輸出，而Irms測量數(shù)值為0呢？這是因?yàn)楣β视?jì)對測量的顯示范圍有如下規(guī)定（WT210）：

如果電壓或電流跌到額定量程的0.5%(峰值因素3；峰值因素6時(shí)，為1.0%)以下，視在功率(VA)和無功功率(var)將顯示“0”，功率因數(shù)(PF)和相位角(deg)則顯示“err”。

下表列舉了目前主流WT系列功率計(jì)的Urms和Irms顯示范圍（額定量程）

在這個(gè)實(shí)測案例中，使用的是100A額定的分流器，可以判斷，此時(shí)的電流肯定是小于500mA，數(shù)值小于最小顯示范圍因此被忽略了。那么有人會(huì)問：為什么有功功率P有數(shù)值顯示呢，從上面的公式可以明白，有功功率是電壓瞬時(shí)值與電流瞬時(shí)值相乘，此時(shí)雖然電流很小但電壓瞬時(shí)值很大，相乘之后的數(shù)值達(dá)到了最小可顯示值的要求，因此有功功率有數(shù)值顯示。

再繼續(xù)深入思考：此時(shí)顯示的有功功率P靠嗎？答案也是否定的。首先按WT210的誤差來計(jì)算，有功功率誤差0.2% 加上0.2級(jí)的分流器誤差，那么誤差至少0.4%，此時(shí)的功率量程300Vx100A=30KW，也就是說誤差就超過120W，幾十W波動(dòng)很大的顯示值根本不可靠。此外即使Irms有顯示，100A額定的分流器，幾百毫安的電流壓降也就零點(diǎn)幾個(gè)毫伏，這么小的電壓在接入外部傳感器端子時(shí)，外界的噪聲和干擾會(huì)會(huì)覆蓋真實(shí)信號(hào)，造成電流及有功P測量顯示“假數(shù)據(jù)”。

解決方案

對于這種工況（大電壓/小電流）怎樣才能精準(zhǔn)測量呢？推薦采用儀器本體測量，即電流直接串聯(lián)的方式（如 下圖）