變頻器諧波分析誤差探討

bianpintiaosujishushixiandaidianlichuandongjishudezhongyaofazhanfangxiang。bianpinqizuoweitiaosuxitongdehexin，qixingnengchengweijuedingtiaosuxitongxingnengyouliedezhongyaoyinsu。duibianpinqideshuchuboxingceshijixiebofenxi，shitiaosuxitongyanfa、試驗中不可缺少的環節。

變頻器的輸入輸出都不是標準的正弦波，特別是輸出PWM波中含有大量的高次諧波，采用一般的功率分析儀及諧波分析方法存在較大的誤差。

一、采樣頻率不夠造成變頻器諧波分析誤差

對變頻器輸出波形進行分析時首先要對信號進行采樣
，根據采樣定理，采樣頻率fs必須大於信號最高頻率fm的兩倍(fs≥2fm)才能得到信號全部的頻譜。當fs<2fm時，頻率最高隻能得到fs/2,信號中頻率高於fs/2的部分會被重建成低於fs/2的混疊信號，造成頻譜混疊，產生嚴重的誤差。

二
、測量儀器實際帶寬不夠造成變頻器諧波分析誤差

為了避免混疊現象，一般的功率分析儀通常的做法是加入抗混疊濾波器來限製信號帶寬，將變頻器輸出PWM波中高於fs/2dexinhaoguolvdiao。kanghundielvboqidedaikuanjiushifenxiyishijidaikuan。zhezhongjiangxieboxianlvchu，zaijinxingxiebofenxidezuofa，fenxijieguowuchafeichangda，shenzhikeyishuofenxijieguoshicuowude。

三、分析算法造成變頻器諧波分析誤差

目前，絕大部分分析儀都是采用FFT算法進行諧波分析。采用FFT諧波分析，首先將信號截取一段數據序列，再對信號進行采樣，最後作FFT變換 將信號進行頻域離散化。由於FFT的特性
，要求截取的數據序列必須包含整數個信號周期，並且數據序列中采樣的點數必須是2的N次冪。實際上
， 進行FFT變換采用的信號周期為上一個檢測到的信號周期，由於變頻器輸出的信號周期並非是完全穩定不變的，所以勢必會造成誤差。從FFT的要求可以看 出
，FFT算法的局限性是很明顯的：如果從信號中截取的數據序列並不是整數個信號周期，會造成頻譜泄漏現象，產生嚴重誤差。

利用FFT諧xie波bo分fen析xi時shi
，頻pin譜pu泄xie漏lou影ying響xiang了le諧xie波bo分fen析xi的de測ce量liang精jing度du
，而er導dao致zhi頻pin譜pu泄xie漏lou的de最zui根gen本ben原yuan因yin是shi采cai樣yang中zhong周zhou期qi同tong步bu的de誤wu差cha。應ying對dui頻pin譜pu泄xie漏lou現xian象xiang
，一yi般ban分fen析xi儀yi的de做zuo法fa是shi采cai用yong加jia窗chuang函han數shu(如漢寧窗、布萊克曼窗等)處理
，這種做法隻是一定程度的抑製頻譜泄漏，並且可以說是又帶入了新的誤差。

四、測量精度造成變頻器諧波分析誤差

變(bian)頻(pin)器(qi)諧(xie)波(bo)分(fen)析(xi)是(shi)建(jian)立(li)在(zai)對(dui)電(dian)信(xin)號(hao)的(de)測(ce)量(liang)基(ji)礎(chu)上(shang)的(de)，功(gong)率(lv)分(fen)析(xi)儀(yi)對(dui)電(dian)信(xin)號(hao)測(ce)量(liang)產(chan)生(sheng)的(de)誤(wu)差(cha)
，勢(shi)必(bi)會(hui)引(yin)起(qi)分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)的(de)誤(wu)差(cha)。減(jian)小(xiao)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)對(dui)諧(xie)波(bo)分(fen)析(xi)的(de)影(ying)響(xiang)，選(xuan)擇(ze)一(yi)款(kuan)真(zhen)正(zheng)高(gao)精(jing)度(du)功(gong)率(lv)分(fen)析(xi)儀(yi)是(shi)關(guan)鍵(jian)。

五、計算誤差

在電信號采樣為功率分析儀能處理的數字信號後，需要根據公式來計算如有效值、平均值
、功率
、總諧波失真
、諧波因數等相關參數，這個過程會帶入計算誤差。

六、選擇合適的功率分析儀

針對變頻器諧波分析中誤差的來源，可以對功率分析儀提出以下幾點要求：

● 采樣頻率應足夠高，滿足變頻器諧波分析的要求
，不低於200kHz。

● 帶寬應高於6倍變頻器的開關頻率，綜合考慮，帶寬應不低於100kHz。

● 諧波分析算法采用對數據序列整周期
、點數沒有要求的DFT算法。

● 具有強大的硬件支撐，滿足DFT算法對於計算速度
、計算量的需求。

● 采用具有明確誤差參比條件，並且參比條件包含實際使用條件的高精度功率分析儀。