00Hz中频电源校准方法的讨论

1 引言

400Hz中频电源多利用晶闸管来实现，其工作原理可简单归结为：电流型交－直－交变频，即将50Hz交流电整流为大小可调的直流电，经电抗器虑波后供给逆变器，由逆变器将直流电逆变为交流400Hz中频电[1]210。这类电源，主要用于航空产品及设备的生产调试，目前还没有相应的国家检定规程或校准规范。本文结合工作实际，对其通常的校准项目和校准方法做了分析和归纳；最后简要分析了谐波电流产生的原因，同时给出了谐波电流的校准方法。

2校准项目及方法

400Hz中频电源的通常校准项目有：电压及电流示值误差，电压偏差、电压短期稳定度、频率偏差，频率短期稳定度，电压失真度。除上述校准项目外，有必要增加谐波电流校准项目。下文将对各个校准项目展开讨论。

2.1、电压及电流示值误差的校准

目前，400Hz中频电源的指示（显示）装置准确度不高，部分产品并没有明确的指标要求。但是为促进中频电源质量的提升，有必要对指示（显示）装置进行校准。如图1所示，选用数字多用表校准电压，选用测量用电流互感器校准电流，并保证选用仪器的准确度高于被测件准确度的3倍。如图1所示，在中频电源空载状态下，校准额定电压值115V；而后合上空气开关，调节阻性负载，由钳型表校准电流。

2.2电压偏差的校准

400Hz中频电源由空载状态转换到满载状态时，输出电压会发生变化(下降)，该变化值即为电压偏差[2-5]，如图2所示。

电压偏差表明了实际电压偏离额定电压的程度，即反映了中频电源的带载能力。电压偏差大，表明中频电源带载能力差，其结果会造成由中频电源供电的设备不能正常工作。国家标准GB/T 3926－2007《中频设备额定电压》中对电压偏差的限值做了6条规定。因此有必要对400Hz中频电源的电压偏差进行校准，其接线如图1所示。

在空载状态下，调节中频电压，使中频电源输出为额定值，记为Un；而后闭合空气开关，调节阻性负载使中频电流达到额定值，读取满载中频电压，记为Um；由下式计算电压偏差：

式中， －电压偏差；

Un－额定电压；

Um－满载电压；

－相对电压偏差。

2.3电压短期稳定度的校准

电压短期稳定度表明了输出电压波动的程度。若400Hz中频电源滤波电容的质量不高，会造成输出电压规律性或随机性波动，该波动电压即是连续的电压偏差[3-4]。如图3所示。

2.4频率偏差的校准

  频率偏差[3-4]是指电源频率的实际值与标称值之差。产品或设备都有固定的工作频率，供电频率的偏离会造成产品或设备的工作不正常。国家军用标准GB181A－2003《飞机供电特性》规定了变频交流供电系统稳态频率范围[6]为393Hz~407Hz，即允许频率偏差为±7Hz。因此， 400Hz中频电源的频率偏差也是一项重要指标。如图1所示，在中频电源带满载的情况下，读取频率值，按下式计算频率偏差：

2.5频率短期稳定度的校准

频率短期稳定度是考核中频电源在短时间内频率偏差的波动情况。某一时刻（至少是1个被测信号的周期）频率偏差能满足要求，但某一段时间内，频率偏差可能会出现较大的波动。因此可以在短期内对频率的动态情况进行考核，由此引入短期频率稳定度。短期频率稳定度可以理解为长时间内，频率偏差波动情况的短时间抽样,如图4所示。

不好意思，明天接着来。

2.6失真度的校准

校准连接如图5所示


失真度反映了400Hz中频电源输出电压的谐波含有量。而谐波的含量与所带负载及逆变器的型式相关[1]187。400Hz中频电源在空载及满载的情况下，失真度会有差异。因此有必要同时考核空载及满载情况下的失真度。这里需强调：所带负载应为纯电阻负载，因为若中频电源带的负载含有整流装置，则该装置会造成中频电压波形的畸变，而该畸变波形并非中频电源本身产生，因此为公平起见，考核中频电源的失真度时，应带纯电阻负载。表1为两台不同型号中频电源的失真度。

表1 400Hz 中频电源失真度校准结果

400Hz中频电源	空载失真度	满载失真度
A	1.1％	1.6％
B	6.2％	3.6％

2.7谐波电流发射值的校准

400Hz中频电源中的晶闸管整流装置可以看成一个高次谐波电流源；谐波电流流过系统阻抗，导致谐波电压的产生[7]。文献[4]详细阐述了谐波电流对电网、高低压设备的影响及对通信线路的干扰[4]191。文献[8]给出了400Hz中频电源谐波干扰的实际情况：在电磁兼容的CE102项目(10 kHz～10MHz电源线传导发射)测试中，因为400Hz中频电源产生谐波，而使背景噪声产生较大偏差[8]。鉴于此，有必要对新验收或使用中的中频电源进行谐波电流的校准，以掌握其谐波电流的发射情况。

如图6所示，一台交流源/分析仪做中频电源的供电电源，该仪器具有交流输出和分析功能，同时为保证分析结果的可靠性，在中频电源的输入端再并接一台电能质量分析仪，将二者测量的结果做比较。

下文图表是某400Hz中频电源的实际校准结果。根据国家标准GB 17625.1－2003《低压用电设备谐波电流的发射限值》的规定，该400Hz中频电源在空载及满载工作状态下，谐波电流发射值均超过了国家标准。

表2空载下谐波电流校准结果

谐波次数	国标规定限值/A	实测值/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标示出7到25次的奇次谐波电流超过了国家标准规定的限值。

图8满载时输入电压及电流波形

     表3满载下谐波电流校准结果

谐波次数	国标规定限值/A	实测限值/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，负载电流增大，超标的谐波次数增多。

3 结束语

对于400Hz中频电源的校准，除常规输出指标外，有必要对电网侧谐波电流进行校准，以确保其它用电设备不受到干扰。而其它电网侧校准项目，如功率因素、有功功率、浪涌电流等，可以根据技术要求取舍。对于UPS电源及其它不同频率的中频电源，也可按上述校准方法进行验收及周期校准。若需要更为严格的指标测试，还需对中频电源进行电磁辐射、电磁干扰等电磁兼容项目的测试。

参考文献：

[1]莫正康.电力电子应用技术[M].北京：机械工业出版社，2001.210-212

[2]刘杰.直流电子负载在直流稳压电源校准中的应用[J].
计量与测试技术，2010，37(221):39-41.

[3]粟时平，刘桂英.现代电能质量检测技术[M].北京：中国电力出版社，2008.59-64.

[4]程浩忠，艾芊，张志刚，朱子述，等.电能质量[M].北京：清华大学出版社，2008.191-203.

[5]GB/T 3926－2007，中频设备额定电压［S］.

[6]GJB 181A－2003，飞机供电特性［S］.

[7]GBZ 18039.5－2003/IEC 61000-2-1:1990，电磁兼容 环境
公用供电系统低频传导骚扰及信号传输的电磁环境［S］.

[8]韩明,缪永君,李新建. 解决电磁兼容实验室电源传导背景噪声的方法[J].信息化研究，2009，35(12):9-10.

[9]GB 17625.1－2003/IEC 61000-3-2:2001，电磁兼容 限值
谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）［S］.

全文完。
本文没有涉及到最重要的一点，就是如何考核中频电源在接入不同（感性或容性）负载时的性能。文中不准确或不当之处，欢迎量友指出。

同意2楼的朋友

标题有误，正确的是：400Hz中频电源校准方法的探讨。

标题应该是400Hz中频电源校准方法的探讨，标题还能修改吗？怎样修改，知道的麻烦告诉一下。

应该可以修改的