2024年8月28日发(作者：霜含玉)
己口口日年ｌ口月
第己７卷第１ ２期
实一践心得
张磊
ＷＴ３０００在变频器测试中的应用
（上海横河国际贸易有限公司 技术工程师）
摘要：本文简单介绍了ＷＴ３０００在变频器测试中的应用，包括输入输出电压、电流、功率、效率等参数的测量，以及谐波分析
等功能。同时，介绍了有功功率的测量原理，以及数字采样方法等功率分析仪原理。对变频器的测试要求及国家标准也做了
简单介绍。
关键词：变频器；谐波；功率分析仪
０引 言
频器测量的仪器是谐波分析仪，主要型号有日本横河电机
（ＹＯＫＯＧＡＷＡ）的ｗＴ系列谐波分析仪，如ＷＴ２３０、
ＷＴ１６００、ＷＴ３０ＯＯ等产品。这类产品，不仅可以测量出基
本的电参数，并且针对变频器做了一些特殊设计：比如可
随着控制技术的发展，交流
变频调速成为集电力电子、自动
控制、微电子学和电机学等技术
之精华的一项高新技术，自问世
以来就倍受瞩目。它以优异的
调速性能、显著的节电效果和广
泛的适用性而被国内外公认为
世界上最理想的电气传动方案。
以进行谐波分析，测量真功率因数；而且带宽比较宽，可以
从ＤＣ到１ＭＨｚ，精度也高达到０．１５级或０．０２级；显示也
很方便，可以显示数值、波形、谐波柱状图等；可以说，一台
ＷＴ谐波分析仪可以替代一堆传统仪表，提高了测量的准
确度、方便性，从而大大提高了测试的效率。
ｌ变频器输入侧的测量
变频器输入电源是５０Ｈｚ交流电源，但是由于变频器
的输入侧是整流电路，电流的波形一般不是标准的正弦
羞
硕士学位。毕业后一直额定输入电压、额定输入电流、
从事电子行业产品的设额定容量、有功功率、功率因数、
计开发工作鼻出 胙召喜再右各次谐波、输入总失真度等；额
负责开发台 晤玻、钠八 大具Ｊ殳寺；坝
了高压变频器、太阳能定输出值如额定输出电压、额定
，
波。典型的输入波形如图１所示。
工 学士≥位及理学括以下几个值：额定输入值，如
电站控制系统等产品，连续电流、额定功率、频率、输出
在该行业拥有丰富的经各次谐波、输出总失真度等；以
验。２００７年２月加入上及在设计的频率范围内，各个频
海横河国际贸易公司，率下的效率。
担任营业技术部功率产
品的技术支持工作。
现行的６项电气传动调速
系统国家及行业标准为ＧＢ／
图１变频器输入电压电流波形
Ｔ３８８６．１—２００２、ＪＢ／Ｔ１０２５１—
２００１、ＧＢ／Ｔ１２６６８．１—２００３、ＧＢ／Ｔ１２６６８．２—２００３、ＧＢ／
１２６６８。３ ２００４、ＧＢ／Ｔ１２６６８．４。此外，ＧＢ／１２６６８．５、ＧＢ／
失真波形包含高频率成分，测量仪器的带宽如果没有
延伸到高频段就容易成为误差的原因。理论上，三角波形
的话，需要基波５倍以上的测量带宽；方波情况，需要２００
倍左右的测量带宽。并且还必须注意仪器在高频状态下
的测量精度。
ＷＴ３０００的带宽是ＤＣ、０．１ Ｈｚ～１ ＭＨｚ，可以保证足
１２６６８．６正在进行最后阶段的审批。
目前最常用的变频器主电路一般为“交直一交”组
成，在整流回路中接有大电容，输入电流的波形不是正弦
波；在逆变输出回路中，输出电压信号是受ＰＷＭ载波信
号调制的脉冲波形。其他类型的变频器也类似，输入、输
出都不是标准的正弦波，有较多的高次谐波含量，因此，在
测量仪器的选择匕，与传统的测量有所不同。特别适于变
够带宽，测量结果不失真。同时在高频下也有较高的精
中国科技核心期刊 一６７—
ＰＤＤＲ年Ｉ口月
第己７卷第１口期
时，电压电流基本精度是０．
时，电压电流的基本精度仍能
３谐波测量
功率的计算公式为：
变频器的输出电压以及输入电流含有较多的谐波含
Ｐ＝二Ｕｒｍｓ×Ｉｒｍｓ×ＣＯＳ西 （Ｊ）
量，需要分析各次谐波的大小以及总的谐波失真度。
式中：Ｐ为有功功率；Ｕｒｍｓ为电压有效值；Ｉｒｍｓ为电流有 ＷＴ３０００最多可以分析到１００次谐波，同时可以计算出电
效值；西为电压电流夹角。
压畸变率、电流畸变率等，并可以进行数值显示及柱状图
但是，变频器的输入电流包括高次谐波，很难测量出
显示等，便于用户对系统进行综合分析判断，如图４所示。
相位角。ＷＴ３０００功率计使用了数字采样方法，对指定的
有效采样周期内获取的瞬时波形数据的总和进行平均。
总和由样本数Ｎ平均，得出一个功率值。
输入电压采样波形
输入电流采样波形 ７ｚ 二二 ＝二 ７ 二二二
瞬 一
｛哪 唧
图２数字采样原理示意图
这样，不需要测量电压电流夹角，就可以计算出有功
功率。
相应的，功率因数
图４同时进行数值、柱状图显示谐波分析结果
ＰＦ＝Ｐ／Ｓ＝Ｐ／（Ｕｒｍｓ＊Ｉｒｍｓ） （２）
同时，ＷＴ３０００功率计对测量波形进行谐波分析，计
４变频器的效率测量
算出电压畸变率、电流畸变率等，然后对系统进行综合分
ＷＴ３０００有４个测量模块，可以同时测量４个电压、４
析判断。
个电流，可以用２瓦法同时进行输入、输出侧的测量，包括
２输出侧的测量
输入功率、输出功率，从而计算出变频器的效率。效率公
式为：
变频器的输出波形见下图，是频率可变的信号，含有
较多的高次谐波，而电动机转矩主要依赖于基波电压有效
ＰｎＭ
’
值。因此，需要测量的电压值，或者说一般变频器的额定
电压值是指基波有效值。对ＰＷＭ类型的变频器来说，
式中：＇７为变频器效率；ＥＰｏｕｔ为变频器输出有功功率；
ＰＷＭ电压的整流平均值正比于其输出电压基波有效值。
ＥＰｉｎ为变频器输入有功功率。
比如日本电机学会（ＪＥＭＡ）规定：使用平均整流方法来计
变频技术的发展，对测量还会提出更高更新的要求。
算有效值，因为该值更合适地反映了驱动电机的输出
测量仪表厂家，会根据变频器的发展和需求加快新仪器的
转矩。
开发研制，以满足变压器生产测试的需求。
５结束语
变频器的电压、电流等信号含有较多的谐波含量，传
统的仪器仪表无法进行准确的测量。而采用数字采样技
术的新型功率分析仪，不但能够进行准确的电气测量，还
可以进行谐波分析等。同时，变频技术的发展，对测量还
会提出更高更新的要求。测量仪表厂家，会根据变频器的
发展和需求加快新仪器的开发研制，以满足变频器生产测
试的需求。
图３变频器输出电压电流波形
ＷＴ３０００可以同时测量有效值、整流平均值等数值，
用户可以根据需要进行方便的选择。
６８—
中国科技核心期刊
2024年8月28日发(作者：霜含玉)
己口口日年ｌ口月
第己７卷第１ ２期
实一践心得
张磊
ＷＴ３０００在变频器测试中的应用
（上海横河国际贸易有限公司 技术工程师）
摘要：本文简单介绍了ＷＴ３０００在变频器测试中的应用，包括输入输出电压、电流、功率、效率等参数的测量，以及谐波分析
等功能。同时，介绍了有功功率的测量原理，以及数字采样方法等功率分析仪原理。对变频器的测试要求及国家标准也做了
简单介绍。
关键词：变频器；谐波；功率分析仪
０引 言
频器测量的仪器是谐波分析仪，主要型号有日本横河电机
（ＹＯＫＯＧＡＷＡ）的ｗＴ系列谐波分析仪，如ＷＴ２３０、
ＷＴ１６００、ＷＴ３０ＯＯ等产品。这类产品，不仅可以测量出基
本的电参数，并且针对变频器做了一些特殊设计：比如可
随着控制技术的发展，交流
变频调速成为集电力电子、自动
控制、微电子学和电机学等技术
之精华的一项高新技术，自问世
以来就倍受瞩目。它以优异的
调速性能、显著的节电效果和广
泛的适用性而被国内外公认为
世界上最理想的电气传动方案。
以进行谐波分析，测量真功率因数；而且带宽比较宽，可以
从ＤＣ到１ＭＨｚ，精度也高达到０．１５级或０．０２级；显示也
很方便，可以显示数值、波形、谐波柱状图等；可以说，一台
ＷＴ谐波分析仪可以替代一堆传统仪表，提高了测量的准
确度、方便性，从而大大提高了测试的效率。
ｌ变频器输入侧的测量
变频器输入电源是５０Ｈｚ交流电源，但是由于变频器
的输入侧是整流电路，电流的波形一般不是标准的正弦
羞
硕士学位。毕业后一直额定输入电压、额定输入电流、
从事电子行业产品的设额定容量、有功功率、功率因数、
计开发工作鼻出 胙召喜再右各次谐波、输入总失真度等；额
负责开发台 晤玻、钠八 大具Ｊ殳寺；坝
了高压变频器、太阳能定输出值如额定输出电压、额定
，
波。典型的输入波形如图１所示。
工 学士≥位及理学括以下几个值：额定输入值，如
电站控制系统等产品，连续电流、额定功率、频率、输出
在该行业拥有丰富的经各次谐波、输出总失真度等；以
验。２００７年２月加入上及在设计的频率范围内，各个频
海横河国际贸易公司，率下的效率。
担任营业技术部功率产
品的技术支持工作。
现行的６项电气传动调速
系统国家及行业标准为ＧＢ／
图１变频器输入电压电流波形
Ｔ３８８６．１—２００２、ＪＢ／Ｔ１０２５１—
２００１、ＧＢ／Ｔ１２６６８．１—２００３、ＧＢ／Ｔ１２６６８．２—２００３、ＧＢ／
１２６６８。３ ２００４、ＧＢ／Ｔ１２６６８．４。此外，ＧＢ／１２６６８．５、ＧＢ／
失真波形包含高频率成分，测量仪器的带宽如果没有
延伸到高频段就容易成为误差的原因。理论上，三角波形
的话，需要基波５倍以上的测量带宽；方波情况，需要２００
倍左右的测量带宽。并且还必须注意仪器在高频状态下
的测量精度。
ＷＴ３０００的带宽是ＤＣ、０．１ Ｈｚ～１ ＭＨｚ，可以保证足
１２６６８．６正在进行最后阶段的审批。
目前最常用的变频器主电路一般为“交直一交”组
成，在整流回路中接有大电容，输入电流的波形不是正弦
波；在逆变输出回路中，输出电压信号是受ＰＷＭ载波信
号调制的脉冲波形。其他类型的变频器也类似，输入、输
出都不是标准的正弦波，有较多的高次谐波含量，因此，在
测量仪器的选择匕，与传统的测量有所不同。特别适于变
够带宽，测量结果不失真。同时在高频下也有较高的精
中国科技核心期刊 一６７—
ＰＤＤＲ年Ｉ口月
第己７卷第１口期
时，电压电流基本精度是０．
时，电压电流的基本精度仍能
３谐波测量
功率的计算公式为：
变频器的输出电压以及输入电流含有较多的谐波含
Ｐ＝二Ｕｒｍｓ×Ｉｒｍｓ×ＣＯＳ西 （Ｊ）
量，需要分析各次谐波的大小以及总的谐波失真度。
式中：Ｐ为有功功率；Ｕｒｍｓ为电压有效值；Ｉｒｍｓ为电流有 ＷＴ３０００最多可以分析到１００次谐波，同时可以计算出电
效值；西为电压电流夹角。
压畸变率、电流畸变率等，并可以进行数值显示及柱状图
但是，变频器的输入电流包括高次谐波，很难测量出
显示等，便于用户对系统进行综合分析判断，如图４所示。
相位角。ＷＴ３０００功率计使用了数字采样方法，对指定的
有效采样周期内获取的瞬时波形数据的总和进行平均。
总和由样本数Ｎ平均，得出一个功率值。
输入电压采样波形
输入电流采样波形 ７ｚ 二二 ＝二 ７ 二二二
瞬 一
｛哪 唧
图２数字采样原理示意图
这样，不需要测量电压电流夹角，就可以计算出有功
功率。
相应的，功率因数
图４同时进行数值、柱状图显示谐波分析结果
ＰＦ＝Ｐ／Ｓ＝Ｐ／（Ｕｒｍｓ＊Ｉｒｍｓ） （２）
同时，ＷＴ３０００功率计对测量波形进行谐波分析，计
４变频器的效率测量
算出电压畸变率、电流畸变率等，然后对系统进行综合分
ＷＴ３０００有４个测量模块，可以同时测量４个电压、４
析判断。
个电流，可以用２瓦法同时进行输入、输出侧的测量，包括
２输出侧的测量
输入功率、输出功率，从而计算出变频器的效率。效率公
式为：
变频器的输出波形见下图，是频率可变的信号，含有
较多的高次谐波，而电动机转矩主要依赖于基波电压有效
ＰｎＭ
’
值。因此，需要测量的电压值，或者说一般变频器的额定
电压值是指基波有效值。对ＰＷＭ类型的变频器来说，
式中：＇７为变频器效率；ＥＰｏｕｔ为变频器输出有功功率；
ＰＷＭ电压的整流平均值正比于其输出电压基波有效值。
ＥＰｉｎ为变频器输入有功功率。
比如日本电机学会（ＪＥＭＡ）规定：使用平均整流方法来计
变频技术的发展，对测量还会提出更高更新的要求。
算有效值，因为该值更合适地反映了驱动电机的输出
测量仪表厂家，会根据变频器的发展和需求加快新仪器的
转矩。
开发研制，以满足变压器生产测试的需求。
５结束语
变频器的电压、电流等信号含有较多的谐波含量，传
统的仪器仪表无法进行准确的测量。而采用数字采样技
术的新型功率分析仪，不但能够进行准确的电气测量，还
可以进行谐波分析等。同时，变频技术的发展，对测量还
会提出更高更新的要求。测量仪表厂家，会根据变频器的
发展和需求加快新仪器的开发研制，以满足变频器生产测
试的需求。
图３变频器输出电压电流波形
ＷＴ３０００可以同时测量有效值、整流平均值等数值，
用户可以根据需要进行方便的选择。
６８—
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