以PF系列数字功率计为核心的电源测试系统

    摘要：着重介绍了远方PF系列数字功率计在多种电源测试中的应用，并对其主要测量原理和技术指标作了简要介绍。

    关键词：数字功率计电源测试谐波分析功率因数非正弦波测量

1 引言

    随着电子技术的高速发展，现代电子设备在各种应用领域中发挥着越来越重要的作用，而现代电子设备对提供其“食粮”的电源依赖性极大。这就要求电源生产厂家、质量监督部门等必须加强对电源质量的检测。杭州远方仪器有限公司在国际先进仪器技术基础上，自行研制生产的PF系列数字功率计已经在家用电器、电机、电动工具、电热器具、照明电器、变压器、电焊机等生产厂家的生产线、实验室、质检部门和标准计量部门中得到了广泛的应用，同样可以成为各类电源测试的有力工具。

2 典型电源测试系统

    图1为典型电源测试系统示意图。由图可以看出，被测电源、数字功率计、调压器和负载构成了典型的电源测试系统，市电经调压器后接在被测电源输入端，并将负载接到其输出端。而数字功率计在其输入、输出回路分别并接电压取样传感器V和串接电流取样传感器A。下面介绍远方PF系列数字功率计在几种常见电源测试中的典型应用。

2.1 UPS的测试

    UPS不仅能在电网供电发生故障时保障“不间断供电”，而且能够消除电网杂波、抑制电网电压波动，明显改善供电质量，因而近年来得到迅速普及和发展。随着应用范围的扩大，对UPS性能指标也提出了更多、更高的要求。UPS的典型技术指标，如输入端的交流电压、输入频率、功率因数，输出端的额定容量、功率因数、输出电压、输出电流、输出频率、过载能力等，能保证UPS的供电质量。但是UPS的负载大多是各类计算机、电子仪器及电子设备等，这些设备多是非线性负载，而UPS本身从电网吸取能量，作为电网的负载也是非线性的。由于非线性负载的电流波形严重失真，因此波形的波峰比和总谐波失真是UPS必须考察的重要技术指标。对于波形严重失真的非线性负载的测量，普通电工仪表难以准确测量，远方PF系列数字功率计采用先进的现代取样和电算技术，可以准确测量非正弦波，尤其是该系列中的谐波分析型仪器能够连续、快速、准确地进行谐波分析。

2.2 变频电源、逆变电源的测试

    变频电源和逆变电源在各行各业中应用日益广泛，两者一般都包含有DC/AC逆变器。构成DC/AC逆变器的方法很多，然而DC/AC如何输出高质量的正弦波是至关重要的，其输出电压波形中的谐波含量愈来愈受到关注，尤其是在电源的设计过程中，如何测量及控制各次谐波含量的大小成为技术关键。远方PF系列数字功率计具有强大的谐波分析功能，可以直接显示总谐波失真、各次谐波值，也可以打印输出或与计算机连接获得谐波分析结果。

2.3 交流稳压电源的测试

    交流稳压电源种类繁多、应用广泛，而其稳压原理也各不相同，有参数调整型、自耦调整型、大功率补偿型、开关型等，但其输入电压范围、输入侧电流失真、源功率因数、输出波形、负载适应性、稳压精度、整机效率、输出频率等都是必须考察的电性能指标。远方PF系列数字功率计中的交流电源分析仪同时分析检测电源的输入、输出参数，具备谐波分析功能，可直接从面板显示测量结果，还可以打印或通讯测量数据和波形，是交流电源的理想测试工具。

2.4 开关电源的测试

    功率电子技术的高速发展促进了开关电源，尤其是高频开关电源的飞速发展，开关电源在电动汽车和变频传动等领域中得到了广泛的应用。功率因数和整机效率是开关电源必须考察的重要参数，使用功率因数校正技术，提高开关电源的输入功率因数，可以减小对电网的谐波污染。远方PF系列数字功率计具有强大的测量和数据运算功能，能够精确地测量非正弦波的功率因数，还具有谐波失真测量功能，是帮助提高开关电源功率因数的好帮手。

2.5 电子变压器的测试

    电子变压器是较为常见的电源器件，因为它简单、实用而有较大的市场需求。对于电子变压器生产厂家而言，在大批量生产线上就需要快速、有效地测试变压器的输入、输出参数，淘汰不合格产品。远方PF系列数字功率计中的变压器专用测试仪，正是基于这种需求而研制开发的，该变压器专用测试仪能同时测试电子变压器初级和次级各项电参数，自动转换测试变压器的空载和负载电参数，而且依据用户设定的电参数自动判定变压器合格与否，并以声光报警。该专用测试仪设定好测量条件后，只需按一个测试键即可完成一个电子变压器的全部测试和判定工作，是电子变压器大批量生产的得力助手。

3 PF系列数字功率计测量原理

    远方PF系列数字功率计品种多样、功能齐全，主要有单相系列、三相系列及专用系列，下面以单相数字功率计为例说明远方PF系列数字功率计的典型测量原理。

3.1 原理图

    仪器主要由输入部分、单片计算机、显示和接口部分组成，如图2所示。在电压输入电路中，输入电压经分压器后进行程控放大，经采样保持器后送入A/D转换器，转换结果放于电压缓冲器中。在电流输入电路中，电流经电流电压转换器转换成电压信号，然后进行程控放大，经采样保持器后送入A/D转换器，转换结果放于电压缓冲器中。单片计算机从缓冲器中读取波形数据，进行数据处理。自动量程切换、数据运算、显示及输出控制也都是由单片计算机完成的。

    通过串行通讯接口，仪器还可以为上位机提供丰富的数据，如采样波形数据、各项测量和运算结果、谐波分析结果等。根据这些数据，上位机就可以方便地根据需要组织自己的测试系统，如显示或输出测量波形、谐波频谱等，或与其他测试设备提供的数据一起进行处理。

3.2 仪器主要技术指标

    准确度：0.5％～0.03％

    测量范围：

    电压：（0～600）V；

    电流：（0～100）A；

    频率：从DC、10Hz到500kHz。

3.3 实测报告一例

    图3为PF9832交流电源分析仪测试某交流稳压电源后所打印的测试报告。

4 结语

    远方PF系列数字功率计从0.5％精度到16位高速A/D所实现的0.03％的精度，从DC到AC500kHz，从基本功能的实惠型到多功能型，远方PF系列数字功率计提供用户更多的选择空间。远方PF系列数字功率计在多个系统中的成功应用也证明其能满足各种电源设备的科研、生产、质检需要，是组成电源测试系统的核心工具。