数据更新率最大20s的专题解析

PA6000功率分析仪的数据更新率最小是10ms,最大是20s,那么这个20s的数值代表什么意义呢?

首先介绍一下20s的技术含义,从功率分析仪的测量原理上可以得知,在此模式下,以20s作为一个时间段,功率分析仪将在第一个20s进行采样,第二个20s采样与计算线程同时启动,采样线程继续采样,计算线程则将提取第一个20s采样到的数据进行计算并得到测量结果。

原理相对简单,但数据更新率为何最大是20s,而不是40s或者60s呢?这里涉及两个问题,一是硬件限制问题、二是算法问题。

硬件限制既是功率分析仪配置的内存容量,目前PA6000功率分析仪的内存容量为1G,极限是支持7个功率模块20s的最大数据更新率。国际同类的功率分析仪主流都是七年前甚至十几年前更早期的产品,内存仅有100余兆,那又是如何做到20s的最大数据更新率呢?这就引入第二个算法的问题,国外同类功率分析仪,在做20s的数据采样过程中,降低了采样率,将标称的200K/s的采样率,降到20K/s,这样参与计算的数据量大幅降低,从而节省了内存,实现了在内存容量极低的情况下做到20s的数据更新率。

但这种降采样率的计算方法存在严重的弊端,众所周知由于采样率下降,被测信号的大部分高频成分将会丢失,测量结果的准确性也将随之下降,特别是在高频信号的测量方面。PA6000功率分析仪本着严谨科学的产品设计理念,为客户提供最真实的测量结果。

20s的数据更新率,有用吗?20s数据更新率下,高频成分的丢失,对测量结果的影响很重要吗?

这两个问题引入了20s数据更新率的应用意义,功率分析仪在测量交流信号的电压与电流相角、功率因素、无功功率等数据时,数据更新率需要是交流信号周期的10倍或更高。以50Hz交流信号为例,周期是20ms,若准确测量该信号的相角、功率因素等参数,功率分析仪的数据更新率需要大于200ms,由此可以计算出20s的数据更新率能够准确测量低至0.5Hz的交流信号,也就是说低频信号的测量需要较长时间的数据更新率!


变频器输入信号就是含有大量高频成分的低频信号


低频信号的测量主要应用于变频器测试领域,变频器的基波频率范围约0.5Hz~100Hz,载波频率在1K~20K之间(高频成分)。变频器在低转速驱动时,基波频率会降至很低,当降到1Hz以内时,其载波频率仍将保持在在1K~20K之间,也就是说,此时变频器输出信号的高频成分非常丰富,如上图所示。在此时,如

果功率分析仪的采样率下降,测量到的电压电流数据将有10%以上的偏差,而载波频率越高测量偏差将越大,这将导致功率因素、无功功率等所有运算结果出现偏差。
目前变频器已经普及到各行各业,例如空调的电视宣传广告,1Hz变频空调核心部件既是变频器,1Hz信号下的精确能效评估,采用的测试设备就是功率分析仪。
空调变频器测试现场