同步源:功率测量中的时钟

2016-08-06 13:39:34来源: 21ic
很多人为了守时的需要都会佩戴手表,但是除了时常电波对时的电波表之外,其他的表在跑了或长或短的时间之后,都会出现一定的偏差,这是为什么呢?机械表的不难理解,本身内部就存在不小的误差,无论怎么精工细作都难以完全消除。电子石英表看起来似乎不应该出现误差,其实不然。在石英钟表中,使用32.768kHz的晶振产生振荡信号,经过15分频得到1Hz信号,每个周期驱动秒钟走一下。晶振频率的精度和稳定性决定了手表走时的精确度。晶振最为重要的一个参数就是PPM,一个PPM等于百万分之一。普通的石英表使用的晶振精度为20个PPM,最名贵的瑞士手表使用的晶振精度可以高达5个PPM。

功率测量中,同样需要一个时钟,PA6000功率分析仪使用的恒温晶振频率为100MHz,而精度达到1个PPM以下。对比手表中使用的32.768kHz、20个PPM高出几个数量级,这有什么卵用?

一、 为什么功率测量需要时钟?

光伏逆变器、变频器、UPS等各类电源的功率转换效率已经高达98%,未来将进入长期而缓慢提升的阶段,0.2%的效率差距足以影响客户的选择。功率测量是计算电源效率的基础,下文为您一一解析高精度同步时钟在功率测量中的作用。

根据交流电的使用场合,对其有效值计算可选用4种常用模式:真有效值、整流平均值、校准平均值、基波有效值,保证电压、电流测量的准确性,然而,电压、电流仅是功率测量基础,不同通道间的同步误差控制是功率测量的关键点。

根据有功功率计算公式:P=U*I*cosφ,在电源在高效率工作时φ非常接近0,在测量50Hz的信号是,假如电压、电流通道存在1ms的同步误差,计算得到cosφ ≈ 0.95,电压、电流通道间1ms的延时引起的有功功率偏差竟然达到5%!

由此可见,保证电压、电流通道同步性是准确测量电功率的核心,而引起通道同步误差的主要因素有:

1) 电压、电流通道特征阻抗的差异,电流通道比电压通道增加一个分流器,而分流器的特征阻抗会影响高频信号的传输延时,限制仪器带宽;

2) 三相交流电通过不同的功率板卡输入,板卡之间存在同步误差;

3) 同步采样时钟存在温漂,影响电流、功率积分数据的精度;

为了保证精确测量,PA6000功率分析仪采用全新的硬件架构,从根源上保证了电压、电流通道间的同步误差达到业界最小的10ns。

电流通道分流器:普通采样电阻具有较大杂散电感,PA6000采用开尔文无感分流器,杂散电感小于5nH,保证最佳的高频性能以及极小的传输延时,保证电压、电流通道间对信号传送延时的一致性;

通道间100MHz的同步时钟:传统的功率分析仪采用1-10MHz的普通晶振作为同步时钟,同步误差达到1us,而且频率稳定性容易受晶振温漂的影响。PA系列采用高稳定度温度补偿的 100M 同步时钟,避免温度变化带来时钟漂移所引入的测量误差。同时保证任一个通道ADC的采样相位同步,误差在10ns以内。

二、同步源又是什么?

对于直流电功率的测量,电压、电流的数值比较稳定,使用电压表和电流表读取的数字相乘即可得到功率。对于交流电,由于电压、电流存在正负交变,其瞬时功率也随之波动。对于电功率的计算一般需要截取整周期的波形,以截取区间的平均功率来标准功率值。

同步源就是截取电压、电流波形时参考的信号,根据同步源的过零点截取电压电流波形。所以要求同步源具有明显的过零点,频率与被测信号相同。

对于逆变器、UPS源,一般选择电压为同步源,而逆变器测试一般选择电流作为同步源。

依靠开尔文无感分流器、100MHz同步时钟、10ns的同步误差,PA6000为您提供高精度功率测试解决方案。

关键字:同步源  功率测量  时钟

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016080616582.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
同步源
功率测量
时钟

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved