泰克PA4000 功率分析儀利用脈寬調(diào)制輸出測(cè)量的特殊工作模式克服了這個(gè)難題。它對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采樣，并實(shí)時(shí)計(jì)算總體數(shù)量，包括所有諧波和載波分量。與此同時(shí)，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化濾波，提供低頻測(cè)量，如輸出頻率的基波分量和測(cè)量。

圖2. 高精度PA4000 測(cè)量技術(shù)

除了從同一測(cè)量中獲得低頻和高頻結(jié)構(gòu)外，該技術(shù)允許高頻測(cè)量與低頻信號(hào)同步，這是提供精確和穩(wěn)定的高頻測(cè)量結(jié)果的唯一方法。

圖3. 測(cè)得的一個(gè)馬達(dá)繞組兩端的凈電壓

根據(jù)測(cè)量的輸出頻率范圍，濾波器的選擇方案有3 種，參見(jiàn)表2。

表2. 脈寬調(diào)制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)內(nèi)不同頻率范圍應(yīng)用的濾波器

濾波器的選擇并不影響較高頻率分量的測(cè)量，因?yàn)檫@些測(cè)量是通過(guò)未經(jīng)過(guò)濾的數(shù)據(jù)進(jìn)行的。不過(guò)，為了優(yōu)化低頻測(cè)量結(jié)果，您應(yīng)當(dāng)為應(yīng)用選擇正確的濾波器。

5.使用PA4000 示波器測(cè)量驅(qū)動(dòng)器輸出

該儀器通過(guò)三相三線配置連接至輸出。（ 又稱作兩表法。關(guān)于兩表法的更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)應(yīng)用指南：三相測(cè)量原理。） 對(duì)于輸出電流高達(dá)30A 的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器，PA4000 可以通過(guò)其內(nèi)部電流分流器，直接與驅(qū)動(dòng)器輸出相連，如圖4 所示。

圖4. PA4000A\ 輸出測(cè)量

對(duì)于輸出電流超過(guò)30 A 的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器，您可以使用外部電流傳感器或外部電流分流器。泰克公司提供多種固定核心電流傳感器，最高電流達(dá)1000 A。這些傳感器包括電纜，實(shí)現(xiàn)與PA4000 的快速連接，并利用儀器的15 V 直流電源。當(dāng)PA4000 功率分析儀與外部分流器一起使用時(shí)，您可以將分流器與外部分流電壓輸入相連。這些輸入可以測(cè)量從X V 到Y(jié) V 的分流輸出。對(duì)于電流傳感器和外部分流器，重要的是，記住正確設(shè)置縮放比例。

特別是對(duì)于低電流驅(qū)動(dòng)器， 如果可能， 應(yīng)當(dāng)將PA4000 直接與脈寬調(diào)制輸出端相連。這是因?yàn)椋M管交流電流變壓器和霍爾效應(yīng)電流傳感器在較高電流時(shí)提供良好的精度，但對(duì)于幾安培的較低電流，其結(jié)果精度往往較差。

盡管在脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器輸出端出現(xiàn)極高的共模電壓，為了從電流分流器得到優(yōu)異的結(jié)果，PA4000 輸入電路已經(jīng)優(yōu)化。分流器兩端電壓可能只有幾毫伏，但分流器電勢(shì)相對(duì)于接地端上下波動(dòng)幅度高達(dá)數(shù)百伏，每微秒高達(dá)數(shù)千伏。

雖然采用兩表法時(shí)，PA4000 只有兩個(gè)通道用于測(cè)量，但該儀器將以矢量方式計(jì)算和顯示第三條（非測(cè)量）線路的電流值。這將為權(quán)衡負(fù)載提供有價(jià)值的檢查。此外，由于兩表法不需要分析儀的第三個(gè)通道，它可以用作獨(dú)立的測(cè)量通道，如測(cè)量脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的直流總線，詳見(jiàn)第7 部分介紹。

一旦分析儀進(jìn)行連接和配置完畢，它將利用選定的濾波器測(cè)量驅(qū)動(dòng)器輸出功率。如果PA4000 測(cè)量頻率有困難，應(yīng)確保已經(jīng)指定正確的濾波器頻率范圍。

注意，Vrms、Arms 和功率數(shù)字是通過(guò)預(yù)過(guò)濾值測(cè)得的，因此包括所有的高頻分量，其中基波值只考慮對(duì)馬達(dá)有用功的貢獻(xiàn)。電壓有效值與基波電壓存在顯著差異是很正常的。通常，在電流和功率之間的差異較小，因?yàn)楦袘?yīng)馬達(dá)對(duì)電流進(jìn)行了過(guò)濾。

通過(guò)SUM 通道讀取的總功率和基波功率之間的差異，可以估算高頻損耗。這代表脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器提供的電力，這部分電力對(duì)機(jī)械輸出功率沒(méi)有貢獻(xiàn)，因此增加了馬達(dá)的熱量：

高頻損耗= 總功率 - 基波功率

當(dāng)進(jìn)行脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器比較時(shí)，這是非常有意義的測(cè)量。

6. 驅(qū)動(dòng)器直流總線測(cè)量

雖然脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)器輸入和輸出之間的連接稱為直流總線，但這個(gè)總線上的電壓和電流遠(yuǎn)非純直流，因此，在進(jìn)行所需的測(cè)量時(shí)必須小心謹(jǐn)慎。