一、變頻電量變送器概述

變頻電量變送器是指將變頻電量轉(zhuǎn)換成方便二次設(shè)備使用的、遵循一定標(biāo)準(zhǔn)的、并包含一次變頻電量全部有用信息的模擬信號(hào)或數(shù)字編碼信號(hào)的裝置。

變頻電量是指用于傳輸功率的，并且滿足下述條件之一的交流電量：

◆信號(hào)頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限于工頻的交流電信號(hào)；

◆信號(hào)頻譜包含兩種或更多的被關(guān)注的頻率成分的電信號(hào)。

變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引出的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功電能、無(wú)功電能等。按照測(cè)量目的和測(cè)量對(duì)象的不同，變頻電量變送器可以分為：變頻電壓變送器、變頻電流變送器和變頻功率變送器。

二、常見變頻電量變送器

1、霍爾電流傳感器

霍爾電流傳感器基于霍爾效應(yīng)原理，按照技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段的不同，分為開環(huán)式霍爾電流傳感器和閉環(huán)式霍爾電流傳感器。相比電流互感器而言，一般而言，閉環(huán)式霍爾電流傳感器精度較高，頻帶較寬?；魻栯娏鱾鞲衅髦饕薪恢绷鲀捎?、無(wú)磁飽和、無(wú)鐵磁諧振、帶寬較高等優(yōu)點(diǎn)。

霍爾電流傳感器的精度一般可達(dá)0.1或0.2級(jí)。帶寬可達(dá)100kHz以上?；魻栯娏鱾鞲衅魇菓?yīng)用最廣的變頻電量變送器。

2、霍爾電壓傳感器

霍爾電壓傳感器由測(cè)量微小電流（一般為毫安級(jí)）的霍爾電流傳感器和串聯(lián)電阻構(gòu)成，由于電流小，為了產(chǎn)生足夠的磁靈敏度，原邊匝數(shù)多，電感較大，帶寬較窄，精度較低。

霍爾電壓傳感器通常帶寬低于15kHz，電壓越高，帶寬越窄。

一般而言，1000V以下的電壓測(cè)量，大多采用儀器直接測(cè)量。同時(shí)，受隔離電壓等的限制，目前霍爾電壓傳感器可測(cè)量的最高電壓大約為6kV。因此，變頻電量測(cè)量中，霍爾電壓傳感器主要用于測(cè)量1kV～6kV的變頻電量。該類傳感器精度一般在0.5級(jí)～1級(jí)之間。帶寬一般低于5kHz。

3、羅哥夫斯基線圈

羅哥夫斯基線圈也稱羅柯夫斯基線圈、羅氏線圈或空心線圈，由非導(dǎo)磁骨架和線圈構(gòu)成，依據(jù)骨架為剛性或柔性分為剛性探頭和柔性探頭。羅氏線圈帶寬可做到1MHz以上，高頻信號(hào)精度較高，低頻信號(hào)精度較低。目前工頻端精度可達(dá)0.2級(jí)，主要用于高頻大電流測(cè)量。

4、電阻分壓器

電阻分壓器是理論上線性度最好，頻率特性最好的變頻電量變送器，但是，受環(huán)境分布電容及本身電感的影響，高壓分壓器的帶寬相對(duì)較窄，如何提高高壓分壓器的帶寬，是高電壓測(cè)量技術(shù)的一個(gè)重要研究課題和難點(diǎn)。作為變頻電量變送器，其最大的缺點(diǎn)一次二次之間沒(méi)有電氣隔離，對(duì)于不接地系統(tǒng)而言，需要考慮其安全測(cè)量問(wèn)題。

5、無(wú)感分流器

無(wú)感分流器本質(zhì)上就是一個(gè)低值電阻，無(wú)感分流器可以用于變頻電量測(cè)量，其原理就是電流通過(guò)電阻產(chǎn)生電壓的歐姆定理，原理簡(jiǎn)單，溯源容易。用于交流電測(cè)量時(shí)，為了減小電感的影響，通常采用特殊工藝將其電感限制到很小的量值。就目前技術(shù)而言，在100A以內(nèi)，無(wú)感分流器可以做到非常優(yōu)良的性能，無(wú)感分流器是100A以下交流電流溯源的主要基準(zhǔn)之一。也是目前各類變頻電量分析儀電流采樣的主要方案。

作為變頻電量變送器，無(wú)感分流器與電阻分壓器一樣，對(duì)于不接地系統(tǒng)而言，需要考慮其安全測(cè)量問(wèn)題。

6、AnyWay變頻電量變送器

AnyWay變頻電量變送器是湖南銀河電氣有限公司和國(guó)防科技大學(xué)聯(lián)合研制的新型變頻電量變送器，是一種電壓、電流組合式的電子式互感器。AnyWay變頻電量變送器包括適用高電壓、大電流變頻電量測(cè)量的SP系列變頻功率傳感器和適用低電壓（1kV及以下）、小電流（128A及以下）變頻電量測(cè)量的DT系列數(shù)字變送器。其A型產(chǎn)品電壓、電流基本精度可達(dá)0.05級(jí)，而功率基本精度可達(dá)0.1級(jí)。目前變頻電量國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)采用特殊定制的AnyWay變頻功率傳感器。

三、變頻電量變送器應(yīng)用領(lǐng)域

變頻空調(diào)、變頻冰箱等等，是大家最熟悉的與變頻電量相關(guān)的電器了。事實(shí)上，變頻電量已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ畹拿恳粋€(gè)角落，只是我們尚未警覺而已。

1、工業(yè)節(jié)能

風(fēng)機(jī)、水泵的變頻調(diào)速，是變頻器是早期最主要的、也是最大的應(yīng)用領(lǐng)域。我們每天用的自來(lái)水，就是自來(lái)水公司采用變頻恒壓供水系統(tǒng)供給的，變頻恒壓供水不但能夠節(jié)能，還可實(shí)現(xiàn)水壓的恒定，提高供水質(zhì)量。

2、電力

至今為止，電力涉及的主要是50Hz工頻電，不算是變頻電量。然而，大量非線性設(shè)備的使用，給電網(wǎng)帶來(lái)了嚴(yán)重的污染，傳統(tǒng)的工頻互感器不能準(zhǔn)確測(cè)量高次諧波電流，因此，對(duì)電網(wǎng)諧波的研究屬于變頻電量范疇。

電力電子技術(shù)的發(fā)展，加速了直流輸電技術(shù)的發(fā)展，直流輸電中的整流和逆變過(guò)程均涉及變頻電量。

3、軍事

艦船電力推進(jìn)、裝甲電力牽引，軍用陀螺儀等，均涉及變頻電機(jī)和變頻器，其研究離不開變頻電量變送器。

4、家電

大家最熟悉的變頻家電可能是變頻空調(diào)了，實(shí)際上，除了變頻空調(diào)和變頻家電之外，更早進(jìn)入家庭的應(yīng)該是至今仍不起眼的熒光燈用的電子鎮(zhèn)流器。熒光燈用的電子鎮(zhèn)流器原理上相當(dāng)于一個(gè)微型的輸出高頻交流電的變頻器，具有體積小，節(jié)能，壽命長(zhǎng)，光源無(wú)閃爍等優(yōu)點(diǎn)，然而，其開關(guān)電源會(huì)產(chǎn)生較大的電流諧波，大量該類設(shè)備的應(yīng)用會(huì)嚴(yán)重污染電網(wǎng)，對(duì)該類設(shè)備的能量計(jì)量檢測(cè)和諧波評(píng)測(cè)，都需要變頻電量變送器。

5、數(shù)碼

筆記本電腦、手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)等等數(shù)碼產(chǎn)品的充電器，電源適配器大多采用開關(guān)電源技術(shù)，內(nèi)部原理與變頻器大同小異，具有體積小，重量輕，效率高，發(fā)熱小等諸多優(yōu)點(diǎn)，與熒光燈用的電子鎮(zhèn)流器一樣，大量電源適配器的應(yīng)用，成了重要的諧波污染源。從2007十月開始, 對(duì)銷往歐盟符合CE(LVD)的家電產(chǎn)品, 需強(qiáng)迫進(jìn)行相關(guān)諧波評(píng)測(cè)。功率較大的裝置諧波評(píng)測(cè)一般需要采用變頻電量變送器，而功率較小的可直接采用變頻電量分析儀。

6、交通

高鐵、動(dòng)車、地鐵、城軌等無(wú)一例外都往電力牽引方向發(fā)展，節(jié)能減排的政策驅(qū)使下，電動(dòng)汽車行業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，電力牽引的主流就是采用變頻調(diào)速，變頻電量變送器是該類系統(tǒng)傳動(dòng)部分檢試驗(yàn)及能效計(jì)量檢測(cè)必不可少的基礎(chǔ)測(cè)量裝置。

7、新能源

風(fēng)力發(fā)電、光伏、燃料電池等新能源發(fā)出電能的并網(wǎng)，需要采用變流器或逆變器，新能源發(fā)電能效及發(fā)電質(zhì)量的評(píng)價(jià)，離不開變頻電量變送器。

就算說(shuō)，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入變頻電量時(shí)代，也不為過(guò)?？茖W(xué)從測(cè)量開始，人類要認(rèn)識(shí)變頻電量，研究變頻電量，用好變頻電量，都需要對(duì)變頻電量進(jìn)行測(cè)量。而變頻電量變送器正是人類全面認(rèn)知變頻電量所必不可少的基礎(chǔ)測(cè)量裝置。

審核編輯 黃宇