同步采樣是指采樣頻率跟信號(hào)基波頻率的變化而變化,使采樣頻率fs與基波頻率f1的比值N=fs/f1為一固定的整數(shù)。因此,同步采樣也稱跟蹤采樣,即為了使采樣頻率fs始終與系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的頻率f1保持固定的比例關(guān)系N=fs/f1,必須使采樣頻率隨系統(tǒng)運(yùn)行的頻率的變化而實(shí)時(shí)地調(diào)整。這種同步采樣方式實(shí)施的技術(shù)保障可利用硬件測(cè)頻設(shè)備或軟件計(jì)算頻率的方法來(lái)配合實(shí)現(xiàn)。
在同一臺(tái)傳感器的電壓和電流通道中,只有在同一采樣時(shí)鐘控制下進(jìn)行采樣,采用確保電壓和電流采樣的同時(shí)性。
具體到SP系列變頻功率傳感器:
每臺(tái)SP系列變頻功率傳感器具有兩根光纖,其中一根用于上傳采樣數(shù)據(jù),一根用于接收來(lái)自分析儀(或數(shù)字主機(jī))的控制信息,采樣時(shí)鐘就包含在這些控制信息中,連接在同一分析儀上的所有傳感器的采樣時(shí)鐘信息均來(lái)自分析儀內(nèi)部的采樣時(shí)鐘控制電路,因此,即便是不同的傳感器,也能實(shí)現(xiàn)所有電壓、電流通道的同時(shí)采樣。其前提是電壓電流信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓傳感器和電流傳感器時(shí),相移可以忽略不計(jì)或延時(shí)為固定且相等的延時(shí)。一般而言,如果不是人為設(shè)計(jì)延時(shí)電路,只要傳感器的帶寬足夠?qū)挘妷簜鞲衅骱碗娏鱾鞲衅鞯南嘁瓶梢院雎圆挥?jì)。
關(guān)于同步測(cè)量,同步測(cè)量是指采樣周期與信號(hào)周期(基波周期)應(yīng)保持同步。有下述三點(diǎn)要求:
01) 為了對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的傅里葉變換,要求一個(gè)信號(hào)周期包含整數(shù)個(gè)采樣周期。
02) 對(duì)于采用FFT(快速傅里葉變換)的分析儀而言,還要求一個(gè)信號(hào)周期包含2的N次冪個(gè)采樣周期。
03) 每個(gè)通道參與傅里葉變換的數(shù)據(jù)應(yīng)該對(duì)應(yīng)整數(shù)個(gè)采樣周期,并且數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)相同。
對(duì)于第一點(diǎn)要求,當(dāng)采樣周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信號(hào)周期,也就是采樣頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號(hào)頻率時(shí),整數(shù)倍的影響可以忽略。
對(duì)于第二點(diǎn)要求,若采用FFT變換,為了保持2的N次冪倍,采樣頻率必須根據(jù)基波頻率進(jìn)行變化,在采樣前應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確的知道基波頻率。這一點(diǎn),實(shí)際上是不可能的,因此,采用FFT變換的分析儀,實(shí)際上是將上一個(gè)信號(hào)周期應(yīng)該采取的采樣頻率應(yīng)用于下一個(gè)信號(hào)周期。
對(duì)于第三點(diǎn)要求,實(shí)際上也就是同步源的選擇問(wèn)題。對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng),比如說(shuō)一臺(tái)三相或多相電機(jī),電壓和電流的基波頻率是完全相同的,因此,只要知道某一電壓或電流通道的基波頻率,而其它電壓或電流通道均以該通道為參考。這個(gè)通道,一般稱為同步源。
銀河電氣WP4000變頻功率分析儀采用DFT(離散傅里葉變換),無(wú)需受第二點(diǎn)要求的限制,且采樣頻率為250kHz,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號(hào)頻率,也無(wú)需受第一點(diǎn)的限制。
關(guān)于同步源的選擇問(wèn)題,WP4000變頻功率分析儀與大部分進(jìn)口高精度功率分析儀不同。
01) WP4000變頻功率分析儀具有自動(dòng)選擇同步源的功能,所有傳感器的所有電壓和電流通道同時(shí)測(cè)量各自的信號(hào)頻率,分析儀在所有測(cè)量成功的通道中選擇一個(gè)頻率最穩(wěn)定的通道作為同步源。
02) 大多數(shù)進(jìn)口高精度功率分析儀的默認(rèn)同步源為電流通道,其依據(jù)是電流通道諧波含量較小,可以測(cè)量出較穩(wěn)定的頻率。WP4000變頻功率分析儀的默認(rèn)同步源為電壓通道,這是因?yàn)殂y河電氣考慮到目前大多數(shù)變頻器為電壓型變頻器,電壓型變頻器輸出可能沒(méi)有電流,但是,只要有電流,就一定有電壓,反之則不一定成立。這樣,可以確保在變頻器空載時(shí),也能獲取同步源。