如何打倒諧波測量的“攔路虎”？

眾所周知，諧波是一種由非線性負載產生的常見干擾信號，它會影響設備的正常工作，是電氣設備設計時非常關注的一項參數。特別是并網設備，其生成的諧波會流入電網造成污染，影響附近供電環境的電能質量。

IEC61000-4-7諧波測量標準

要對并網設備中波動的電壓電流進行精確測量，需根據IEC61000-4-7標準（對應國標GB/T-17626.7-2008）中的規定公式，以10個信號周期的時間窗，5Hz的頻譜分辨率對信號進行FFT分析。但若想保證FFT結果真實有效，測量儀器需針對FFT常見的頻譜混疊和頻譜泄露問題進行處理。普通的功率計對這兩種問題并沒有針對性措施，因此諧波測量結果存在偏差，其諧波分析功能也淪為雞肋。

圖1 IEC61000-4-7諧波測量標準

該如何解決頻率混疊和頻譜泄露這兩頭諧波測量的“攔路虎”呢？致遠電子PA300系列功率計除了諧波算法符合IEC61000-4-7諧波測量標準要求外，還配備了以下兩種“獨門武器”，目的是解決頻譜混疊和頻譜泄露這兩頭諧波測量的“攔路虎”。

圖2 PA300系列功率計

從源頭抑制頻譜混疊與頻譜泄露

抗混疊濾波器：根據采樣定理fs≥2f，若輸入信號包含的最大頻率f ＞采樣頻率fs的一半，則采樣后的信號將無法正確還原。功率計內置純硬件抗混疊濾波器，可將被測信號的高頻雜波部分去除，防止頻譜混疊現象的出現。

圖3 高頻噪聲引起頻譜混疊

鎖相環技術：當采樣周期不是信號周期的整數倍時，截取的采樣部分數據就不是一個完整的周期信號，FFT時會出現頻譜泄露，影響幅值測量的準確。為了最大限度的抑制頻譜泄露，PA300通過鎖相環倍頻技術讓采樣頻率同步跟蹤輸入信號的基波頻率，從根源上杜絕了頻譜泄露現象的產生。

圖4 同步采樣有效避免頻譜泄露

功率計功能拓展——PAM軟件

在保證諧波準確測量的同時，解決諧波問題通常需要查看各次諧波數據、諧波柱狀圖、趨勢圖以及波形圖等功能。這些功能都可以通過PAM軟件實現測量與顯示。數據可以選擇由USB、GP-IB、RS-232或以太網通信接口上傳到PC端，并通過PAM軟件在PC端上實現同步顯示和數據報表導出，真正為用戶解決諧波測量的問題。

圖5 PAM軟件