万用型电量变送器将逐步取代古板多参数电量变送器
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- 宣布时间：2013/11/13 8:54:51
- 作者：AnyWay中国
一、电量变送器概述
电量
变送器是指将被测电压、电流信号转变为标准模拟量或数字量输出的丈量装置。
电量变送器依据转换参量可以分类，主要有电压变送器、电流变送器、频率变送器、功率因数变送器、功率因数角变送器（相位变送器）、有功功率变送器、无功功率变送器等等。
上述变送器，输出参量只有一个，一样平常称为单参数电量变送器。
事实上，岂论电量变送器的种类有几多，其输入电参量不过乎电压、电流或电压和电流的组合。
之以是只有两种输入类型的电量变送器，输出有多种形式，主要缘故原由在于单参数电量变送器输出为直流模拟量信号，单参数电量变送器输出一样平常直接与标准模拟量输入的二次仪表或控制 ；ぷ爸孟嗔。
单参数电量变送器每输出一种特征值，就必需增添一起输出信号。为了提高变送器的使用率，以顺应某些重大应用，泛起了多参数电量变送器。多参数电量变送器着实就是多个单参数电量变送器的组合，组合历程中共用了一些基本的电路单位，从而降低了变送器本钱，缩小了变送器整体体积。
图1 电量变送器
二、古板电量变送器面临的挑战
一个三相的多参量变送器，可以输出三相电压有用值、三相电流有用值、三相有功功率、功率因数等等。多参数电量变送器输出毗连多个电参数测试仪或毗连一个多参数测多参数电量变送器的泛起，大大简化了某些需要丈量多参数的应用。
然而，多参数测试仪在现实应用中也保存诸多缺乏：
1、多参数电量变送器组合不敷无邪，限制了应用
单通道的交流电压变送器，输出可能包括：有用值、峰值、峰峰值、整流平均值、频率、峰值因数、谐波失真等等特征值。任何多参数电量变送器，都不可能输出所有的特征值。因此，现实应用中 ；嵊龅绞滞酚卸嗖问缌勘渌推魅床豢芍愕ゲ问缌空闪康男枰。
2、多参数电量变送器组合种类繁多，增添了制造厂家的备货本钱
为了尽可能知足种种用户需要，制造厂家需要对州差别组合的变送器举行备货，而每种变送器的需求差别，备货的数目往往很难知足转变的市场需求，增添了制造厂家的备货本钱。由于产品种类繁多，也大大增添了研发本钱、维护本钱和治理本钱。
3、随着变频调速手艺的生长，被测电量爆发了转变
古板电量变送器，基本上只有交流和直流两大类，交流以50Hz为主，部分应用为400Hz，某些电量变送器可兼顾50Hz和400Hz交流电量的丈量。
古板电量变送器，岂论是50Hz照旧400Hz的交流电量，都是针对正弦电量设计。随着变频调速手艺的生长，被测电参量爆发了转变，古板的基于正弦纪律转变的简朴电量变为基波频率规模宽、谐波含量富厚、波形无显着纪律可循的
变频电量。
变频电量基波频率规模较宽，电动汽车电机基波频率可达1000Hz左右，牵引电机，变频空调电机的最低基波频率可达1Hz甚至更低。
电网谐波含量要求一样平常低于5%，而变频器输出的电压信号为PWM波，含有富厚的谐波，在额定输出电压时，谐波含量可达40%左右，并且输出电压越低，谐波含量越大。
随着谐波含量及谐波频谱漫衍的转变，变频电量的波形会爆发响应的转变，变频电量的波形无显着纪律可循。
面临重大的变频电量，古板的针对工频或其它频率正弦波设计的电量变送器已经无法胜任！
例如，原先基于峰值检波电路或均值检波电路的工频电参量丈量的变送器，可以知足电网相关电参量的丈量。在现在日益严重的电网谐波污染下，该类变送器的丈量精度徐徐不可知足需要，逐渐退出历史舞台！
又如：原先用于电机电参数测试的多参数电量变送器，在变频节能刷新后，不可知足变频器输出电量的需要。
图2 电量变送器的测试工具爆发了转变
三、万用型电量变送器基本构想
诸多缺乏严重阻碍了多参数电量变送器的生长，变送器用户希望能有一种适用性更强的新型的电量变送器，变送器厂家纷纷寻找新的出路！
那么，能不可研制一种万用型的电量变送器，以知足种种电量的种种特征值测试需要呢？
若是您还局限于多参数电量变送器的枚举式的思绪，你会发明，现有的诸多的电量特征值，已经无法穷举，更不必说兼顾以后生长的需要了！
事实上，关于非正弦电参量，面临州差别的应用，其特征值是无法穷举的。
研制适合变频电量测试或适用面更广的万用型电量变送器，必需：
1、扬弃针对应用而爆发的种种特殊的特征值，而牢牢捉住被测电量的焦点特征值。
2、必需扬弃原先的接纳一个端口输出一个特征值的方法，而接纳越发无邪的输出方法。
四、万用型电量变送器基本要求
电参量的焦点特征值为幅值、频率和相位，一组幅值、频率和相位对应唯一的正弦电量。依据傅里叶变换理论，恣意重大的周期信号，均可剖析为多个差别幅值、频率和相位的正弦电量的线性组合。图3为变压器输入畸变电流波形及傅里叶剖析后获得的频谱。
图3 变压器空载输入电流波形及频谱
万用型电量变送器在转换历程中，不应对被测电量的幅值、频率和相位信息造成过大的改变。
1、频率要求
输入通道具有足够宽的频带，确保被测信号不失真的进入变送器丈量电路。
2、幅值要求
为了知足宽规模内的高精度丈量，万用型电量变送器每个输入通道均设置了8个档位，每个档位只丈量在本档位量程的50%~100%规模内的信号，实现了256倍动态规模内的高准确度丈量。接纳无缝自动转换量程手艺，档位切换时，数据不丧失的特点可知足宽幅值规模内的动态丈量，周全纪录被测信息，不放过每一个细节转变。
3、相位要求
相位指标是影响功率丈量准确度的主要指标，关于用于功率丈量的电量变送器，相位指标至关主要，万用型电量变送器应包管信号在变换历程中，应包管相位误差小于划定的限值。
4、输出信号为数字信号
接纳交流采样手艺，二次仪表或上位机可对万用型电量变送器输出的数字信号举行还原，获得被测原始信号。
二次仪表或上位机对万用型电量变送器输出的数字信号举行种种运算，可以获得州差别的特征值。
为了实现被测信号的还原，万用型电量变送器必需具备足够高的采样频率，即采样频率必需高于信号带宽的两倍。若输入通道的信号带宽不可确认，或采样频率不可做到足够高，应该在采样之前加上抗混叠滤波器以抑制输入信号的带宽。
5、无邪的输入通道设置
万用型电量变送器设计为双通道输入，输入通道包括三种基本设置：
a、两路电压
b、两路电流
c、一起电压、一起电流
五、万用型电量变送器组成原理
以一起电压和一起电流输入的万用型电量变送器为例，如图4所示，万用型电量变送器包括电压（电流）变换电路、电压（电流）信号调理电路、AD转换器、串并转换电路等等。
其中，电压（电流）变换电路、信号调理电路及量程转换电路将差别幅值的输入电压（电流）信号变换为AD可接受的标准电压信号（如±5V），标准电压信号经抗混叠滤波器限制带宽后进入AD转换器。AD转换器在同步源自动选择电路及采样时钟爆发器的控制下对输入信号举行采样，输出数字信号经由FIFO缓冲后打包处置惩罚并经由串并转换器转换为串行数据输出，输出毗连二次仪表或上位机。
频率丈量电路主要用于同步源和采样时钟的控制，同时，准确的信号频率也是上位机举行傅里叶变换等需要的主要输入参数，将与AD采样数据一起打包上传。
图4 万用型电量变送器组成原理
六、万用型电量变送器典范应用
yw永旺快投网研制的
DT系列数字变送器属于一种万用型电量变送器。DT
数字变送器输出接纳光纤传输，即可提高丈量系统的电磁兼容性，又可实现二次仪表与被测回路的优异电气隔离。
图5 yw永旺快投网电气DT数字变送器
DT系列数字变送器输入带宽为100kHz，采样频率为250kHz。即可知足直流电量丈量，也可知足古板交流正弦电量丈量，还可知足种种变频器、荧光灯镇流器、电动汽车电机、开关电源适配器、光伏电池方阵等输出的变频电量的丈量。
DT233B型数字变送器，电压准确丈量规模为100mV～25.6V，电流准确丈量规模为4mA～1.28A。绝大部分有源传感器的输出电压低于24V，输出电流小于1A，该变送器险些可与包括电量传感器和非电量传感器在内的所有有源传感器配套使用。
DT212B型数字变送器，电压准确丈量规模为5V～1280V，电流准确丈量规模为0.5A～128A。险些可用于所有家用电器和小功率变频器的直接丈量，还可与电压互感器、电流互感器配套使用。
别的，一起电压和一起电流的DT数字变送器，可用于电压、电流及功率丈量。
而两路电压或两路电流的DT数字变送器，依据基尔霍夫电压、电流定律，可用于三相电压及三相电流的丈量。
图6为DT数字变送器及相关上位机系统组成的便携式变频器谐波测试仪。
图6 万用型电量变频器构建的便携式变频器谐波测试仪
图中DH2000数字主机用于吸收来自DT数字变送器的数字信号，处置惩罚后通过高速USB2.0接口与条记本电脑等上位机相连，上位机体例相关软件，即可实现便携式变频器谐波测试仪。体例差别的软件还可实现电能质量剖析仪、
变频功率剖析仪、双通道示波器等等高性能
虚拟仪器。
变频调速手艺的普遍应用、新能源手艺的生长、种种节能电器的降生，都与变频电量有着亲近的关系，而基于变频电量丈量的数字量输出的万用型电量变送器将逐步取代古板基于正弦电量丈量的电量变送器。
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