本文测试了变频器输入侧谐波电流，对比分析了测试数据和测试波形，得到示波器可进行谐波电流测试的结论。
变频器的应用虽然产生了显著的节能效益，但谐波问题不容忽视，谐波危害日趋严重。人们通常有了解变频器产生的谐波及其变化规律的需要，以便于有针对性的提出谐波治理措施。但谐波测试条件苛刻，往往需要专业公司、专业人员和专用仪表才能进行。
本文应用专用仪表和通用的示波器进行了变频器输入侧谐波电流测试，并进行了对比分析，具有很好的启示意义。
变频器输入侧谐波电流测试
（1）测试电路设计
由于风机、水泵类负载功率较大，控制困难，无法模拟精确的风机、水泵的实际加载情况；而由工程兵学院和扬州电力修造厂合作研发的电动执行机构调试台，可以对电动执行机构进行精确加载调试。通过调试台加减负载，即改变电机拖动负载的大小，从而改变变频器的负载大小。因此，本文选用变频式电动执行机构为测试对象，设计的谐波电流的测试电路如图1所示。
测试原理：调节磁粉加载仪，使调试台磁粉离合器动作，给电动执行机构加载不同的力矩。当电动执行机构运行转速稳定后，电能质量分仪测试电动执行机构输入侧的电压、电流数据等，示波器采集输入侧的畸变电流波形。
图1 电动执行机构输入侧谐波电流测试电路
（2）测试对象
测试对象为变频式电动执行机构，该电动执行机构由变频器控制电机进行调速，从而可实现电动执行机构的多种调速运行方式，其变频器为通用型交直交变频器，与普通风机、水泵用变频器的原理相同。
电动执行机构的铭牌数据为：控制转矩为Max/Min 150/150 N·m；输出转速为5~40 r/min；工作制式为S2；电源380V\50Hz；防护等级IP 67；出厂编号为075120168；出厂日期为2007-09；内置变频器为T0.75，（数据0.75表示功率，单位：kW）。
（3）测试仪器与仪表
示波器采用美国TEK公司TDS210数字存储示波器。电能质量分析仪采用杭州远方仪器有限公司的PF9830三相智能电量测量仪(又名数字功率计、电参数测量仪，国际通用名：Digital Power Meter,简称DPM)。它的测量接线方式有4种：1相2线系统接线方式、3相3线系统接线方式、3相4线系统接线方式和3电压3电流系统接线方式。本文测试采用了3电压3电流系统接线方式，如图2所示。
图2 PF9830/3电压3电流系统（3V3A）接线图
（4）测试结果
图3 加载0.8A时实测畸变电流波形图
表1 不同负载条件下变频器输入侧Ａ相谐波电流测试数据表
（5）测试结论
通过测试数据与波形，可得到以下结论：
随着负载加重，电流真有效值、总谐波电流值、基波电流值均增大，但总畸变率减小。 随着负载加重，电流波峰比显著减小，轻载时电流畸变严重。 随着负载加重，功率因数增大，但均比较小，说明非线性负载的功率因数较小。 测试可靠性与数据误差分析（1）测试数据可信性分析（略）
计算表明，测试数据通过理论计算相互关联，测试数据是可信的，测试方案正确，分析方法也是可行的。
（2）测试波形分析
以加载i=0.8A时为例，对所测试的波形进行谐波含量分析和波形频谱分析，把该波形数据导入MATLAB和ORIGIN进行谐波含量和谐波频谱分析，如图4、图5所示。
图4 实测波形谐波含量
图5 实测波形谐波频谱
由图4可以看出，谐波电流含量较大的是5、7、11、13、17、19次谐波，其它谐波含量均较小。
图5表明，现场测试受环境的影响很大，背景谐波丰富。
（3）波形分析数据与测试数据的比较（略）
波形分析的基波电流幅值为0.1203（A），测试数据的基波电流有效值为1.664（A）。两者的基波电流值不一致，是由以下原因造成的：
三个3Ω水泥电阻并联等效为1Ω电阻，示波器探头加在并联电阻两端，测试的电压波形即为该支路的电流波形。而电阻值并非为1Ω，而是1.6Ω左右，从而造成测量误差。 示波器探头与示波器之间加装了强电隔离装置，衰减系数为20。所以测试的基波电流值与波形分析的基波电流值至少相差20倍以上。 测量时，电能质量分析仪锁存数据与示波器储存波形不同步，也是造成测量误差的重要原因。 测试电路接线不理想也会造成测量误差。计算数据与测试数据1.664（A）误差不大；波形分析的总畸率为122.02%，与实测值123.7%相差很小，表明示波器波形测试与专用仪表数据测试的结论是一致的。
结束语
本文的测试表明，示波器波形测试谐波电流与专用仪表数据测试谐波电流的结论一致，分析数据可靠，示波器可以替代专用的测试仪表进行测试，再通过Matlab软件进行波形分析，能够达到与专用谐波测试仪一样的测试效果，而不需要专用仪表和专业人员进行测试,从而可节省测试费用。
实际上，TDS系列示波器的专用软件Wave Star，内含Power Harmonic模块，也可进行谐波分析，只是功能相对简单而已。同时，本文对谐波电流测试的实验室教学也具有同样的启示意义。
（摘编自《电气技术》，原文标题为“变频器谐波电流测试与分析”，作者为秦旭东、王金全等。）
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