超越示波器正確測量功率

功率測量是電力系統不可或缺的一項測量。示波器多用於波形觀測與Debug、雜訊分析等廣泛用途，但無法提供具信賴性的功率解析精度。
效率評價、規格合適性的確認、產品品質保證等場面，都需要正確的功率測量。
本篇用案例將介紹示波器在功率測量的極限，並介紹能提供能在現今嚴峻的試驗環境下，提供高精度與信賴性的替代方案。

圖一　示波器

八通道示波器測量頻器效率的場合

以最常見的測量構成，DC輸入、三相AC輸出的變頻器為例：

必須通道數：合計8通道

• DC電壓*1
• DC電流*1
• AC電壓*1
• AC電流*3

需要的儀器:

• 8通道示波器
• 高電壓差動探棒*4
• AC/DC電流探棒(帶電源)*4
• 電腦或解析軟體

這個構成不僅成本高昂，配線與設定複雜，容易出現錯誤。
並且因為諧波成分、雜訊、頻率變動等影響，同步與解析會變得更加困難。

 

圖二 DC到三相AC構成的複雜變頻器測量(使用示波器時)

更好的選擇：使用功率計進行簡單且高信賴性的測量

如此複雜的測量，可以使用HIOKI的功率計(電力計)PW4001輕鬆解決。

• 電壓四通道+電流4通道=功率四通道測量
• 無須差動探棒，可直接輸入高電壓
• 勾式感測器可進行安全且高精度的電流測量
• 效率、功率因數、功率、能源、諧波等即時顯示
• 無須功率參數演算程式，連接後就能直接測量

 

精度與解析度：規格差異解說

比較高性能示波器與PW4001的測量能力如下表：

項目	示波器	HIOKI PW4001
解析度	12bit~14bit	16bit
功率基本精度	未公開 (5%of reading左右)	(基本精度±0.03%of reading+感測器精度)
電壓基本精度	±2%of reading左右	±0.03%of reading
電流探棒基本精度	±1%of reading左右	±0.07%of reading*1 (依照感測器而一)
相位精度	多數未公開	有自動補償

*1：CT6833、CT6833-01、CT6834、CT6834-01使用時

若是示波器的精度，會導致無法改善5%以下的效率。
0.1%的不同也相當重要的變頻器測量中，PW4001絕對是首選。

想觀測波形?當然也能實現

PW4001也能夠像示波器一樣取樣波形。取樣率為2.5MHz，類比帶寬幅度600kHz，PWM訊號也能正確捕捉。

• 附帶觸發波形捕捉器(保存電壓變動等特定世間發生時的波形)
• 大容量儲存空間(10kS/s500秒、100kS/s 50秒)
• 波形+數值的同時顯示

透過電平&事件觸發捕捉過渡波形	PWM波形擴大顯示
變頻器電流的諧波分析	帶波形的變頻器功率測量值

圖三　透過PW4001進行多種測量顯示

訊號處理：功率計的隱藏強項

PW4001與示波器不同，輸入訊號會分別流入五個處理匯流排，依照各目的進行最適合的即時演算。
如此一來，就無需複雜的設定即可高精度的進行測量。

5個AUTO功能實現具有再現性的高精度測量

• 適當的量程設定(AUTO量程)
• 確實的電流感測器相位補正(AUTO相位補正)
• 安定的零交越檢測(AUTO零交越濾波器)
• 無折返誤差的諧波解析(AUTO抗混疊濾波器)
• 馬達等可變頻率遺棄的功率變動確實補足(AUTO數據更新)

圖四　透過五種AUTO功能實現具有再現性的高精度測量

總結

可能總認為「使用示波器測量就夠了」
但其測量出來的功率值是否真的值得信賴呢?

精度、法規對應、再現性等重要的場面，會因為使用的測量儀器大幅影響結果。
示波器較適用於波形觀測、雜訊解析、Debug等功能。但，功率值、效率、諧波、能源等需要高信賴性的數值時，就需要使用功率計來測量。
高精度、高信賴性的功率測量就使用HIOKI 的功率計(電力計)PW4001。

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