在電機試驗的實(shí)際測量中，WP4000變頻功率分析儀遇到過(guò)基波有功功率大于總有功功率這種看上去違背常理的現象，這種現象的出現會(huì )引起我們對測量?jì)x器準確性的質(zhì)疑，為什么會(huì )出現這種現象，真的是WP4000變頻功率分析儀的測量有問(wèn)題嗎?

一WP4000變頻功率分析儀測試現象描述

圖1 電壓源型變頻調速系統原理圖

圖2三相三線(xiàn)制電功率測量時(shí)的SP系列變頻功率傳感器接線(xiàn)圖

　　圖1所示為脈寬調制(PWM)變頻器供電時(shí)感應電動(dòng)機的運行和測量原理圖，圖中SP系列變頻功率傳感器接線(xiàn)圖采用圖2所示的虛擬中性點(diǎn)三瓦計法。 與分別為電機的三相電壓和三相電流。根據有功功率的定義，在電機輸入端WP4000功率分析儀測量得到的總有功功率為

　　將 與  分別做傅里葉分解，求得三相電壓的基波分量有效值分別為與，三相電流的基波分量有效值分別為與 ，基波電壓與基波電流的相角差分別為與，則電機輸入端的基波有功功率為

　　在電機運行試驗過(guò)程中，有時(shí)出現了的現象，電機試驗工程師或功率分析儀的使用人員根據能量守恒定律，就會(huì )懷疑是否是儀器測量結果有誤?

二基波有功功率大于總有功功率現象解讀

　　由于以SP變頻功率傳感器為核心的WP4000變頻功率分析儀是變頻電量測量?jì)x器國家計量基準的原型，為全世界首臺變頻電量測量?jì)x器國家基準(ATITAN變頻功率標準源)提供測量基準，其所有精度指標均可溯源，是目前最高帶寬和最高精度的變頻高電壓傳感器。故我們可以排除儀器的測量結果有誤這個(gè)觀(guān)點(diǎn)。

　　既然儀器的測量結果準確可信，那難道能量守恒定律錯了嗎？肯定不是。錯誤的根源在于應用能量守恒定律時(shí)，沒(méi)有考慮到感應電機在某些工況下應被看作是非線(xiàn)性負載，沒(méi)有全面準確分析變頻器和感應電機之間的能量流動(dòng)。在本章的106問(wèn)中，我們已經(jīng)知道非線(xiàn)性負載消耗的諧波功率是負值，即式(4.80)中， ，故 。也就是說(shuō)，對于非線(xiàn)性負載，基波功率總是大于平均功率的。這里要強調的是，基波功率大于平均功率的部分正是非線(xiàn)性負載向外電路輸出的諧波功率。

圖3變頻器與感應電機之間的能量流動(dòng)

　　將感應電機看作是非線(xiàn)性負載，圖3給出了變頻器與感應電機之間的能量流動(dòng)過(guò)程，其中是變頻器提供給電機的基波有功功率， 是變頻器提供給電機的諧波有功功率， 是電機消耗的諧波有功功率。這里需要再次強調的是來(lái)源于和=，即 。功率分析儀測量得到的總有功功率為

　　若出現這種工況，則必有，也就是說(shuō)基波有功功率大于總有功功率了。

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