變頻功率標準源是變頻電量量值溯源（或量值傳遞）系統的核心構成部分，是一種輸出頻率可變的電壓、電流信號發生裝置。該裝置可獨立調節電壓、電流的幅值及兩者的相位差。該裝置還包括一個可******測量電壓、電流、頻率及電壓電流合成虛功率的標準表，標準表的示值作為比較參考標準，實現以變頻電量為主要測量對象的各種測量裝置/系統的量值溯源。作為一種量值溯源用的計量標準器具，其計量學特性須滿足相關計量法規的要求。

1、變頻電量測量儀器/系統校準與檢定的重要性

　　電能源是我國主要的工業能源，采用變頻調速技術是提高用電設備運行效率的重要途徑，而正確評價變頻能效評測系統是挖掘節能降耗潛力和提高電能源使用效率的必需環節。因此，對變頻測試設備進行科學、******和******的量值溯源，決定了變頻能效評測系統運行的正確性和合法性，使能效評測變得有據可依，為實現社會節能減排目標提供了關鍵性的技術支撐。

2、變頻電量測量儀器/系統量值溯源體系現狀

　　變頻電量在應用過程中經常呈現出非標準正弦波、低基頻、低功率因數、富含諧波等特征，使得******測量和量值溯源十分困難。
　　目前國內外普遍采用以Fluke 6100為功率標準源進行變頻電量測量儀器的校準工作。但隨著大功率變頻器/逆變器、新能源發電設備、風力發電機等重型裝備制造業的快速發展，以上方式由于源輸出能力的限制已遠不能滿足目前變頻電量測試儀器/系統全量程范圍內量值溯源的需求。高電壓、大電流、大功率變頻測試系統無處送檢，變頻電量計量型式評價工作無法開展，變頻測試設備質量監督檢驗無法切實進行。量值溯源系統的缺失，不但影響對能源計量器具的法制管理，還嚴重制約了變頻測量傳感器及儀器行業的健康發展。
 

二、ATITAN變頻功率標準源概述

　　ATITAN天濤變頻功率標準源是湖南銀河電氣有限公司聯合國防科技大學、湖南省計量檢測研究院，在多年從事以變頻電量的特性、應用與測量為主要研究對象的科研與實踐探索中，融合當今世界*********的測量與控制理論，順應當前迫在眉睫的社會應用需求，以***前沿的技術和工藝手段研制而成的一種變頻電量量值溯源系統核心裝置。
　　ATITAN天濤變頻功率標準源獲得國家發明專利2項、實用新型專利8項、外觀設計專利2項，并通過了*********科技成果鑒定。國家變頻電量計量測量儀器計量站獲得國家質檢總局批準落戶我公司，產品檢定規程與制造標準即將納入省標、國標體系。
　　ATITAN天濤變頻功率標準源的誕生及多項技術突破使在我國******建立一整套較為完善的變頻電量量值溯源系統成為現實，在電磁計量領域具有劃時代的、里程碑式的重大歷史意義。
　　ATITAN天濤變頻功率標準源可全面覆蓋0—10kV、0—1000A、5—400Hz、相位角0---359.99°范圍內的變頻及工頻電量測量儀器/系統的校準、檢定需求，其基本******度為0.05%。

1、ATITAN變頻功率標準源構成原理

 
圖1、ATITAN變頻功率標準源構成原理

2、ATITAN系列變頻功率標準源應用

　　ATITAN變頻功率標準源主要用于變頻電量量值溯源，圖2為其與WP4000變頻功率分析儀及DT數字變頻器構成的變頻電量量值溯源系統圖，可用于變頻電量測量儀器、變頻電量變送器及變頻電量測試系統的量值溯源：
　　◆ 變頻電量測量儀器的量值溯源系統
　　變頻電量測量儀器（涵蓋工頻電量測量儀器）主要指：數字電壓表、數字電流表、功率計、如功率分析儀、電能表、諧波分析儀等。
　　◆ 變頻電量變送器的量值溯源系統
　　變頻電量變送器（涵蓋工頻電量變送器）主要指各種電壓、電流傳感器及變送器，包括數字量輸出的變頻電量變送器和模擬量輸出的變頻電量變送器，如：AnyWay的SP系列變頻功率傳感器、霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、電磁式電壓互感器、電磁式電流互感器、電容式電壓互感器、分壓器、分流器、羅氏線圈等。
　　◆ 變頻電量測試系統的量值溯源系統
　　變頻電量測試系統（涵蓋工頻電量測試系統）主要指由變頻電量變送器和變頻電量測量儀器構成的系統。
 
圖2、ATITAN天濤變頻功率標準源構成的變頻電量量值溯源系統

3、ATITAN系列變頻功率標準源運行要求

工作電源	工作溫度	推薦工作溫度范圍	預熱時間	安全工作的******相對濕度（非凝結）	儲存時******相對濕度（非凝結）	工作海拔高度
AC220V±10%	5~40℃	16~30℃	15min	80%	95%	≯2000m

 

 

三、ATITAN變頻功率標準源特點

1、******的電壓電流輸出能力與品質

　　ATITAN系列變頻功率標準源采用了以數字電子技術為主導的設計理念，突破了傳統標準源輸出能力的限制，能夠提供高達10kV和1000A的電壓和電流輸出，其基本******度為0.05%，且電壓和電流的幅值、頻率以及兩者之間的相位角均獨立可調。其構建的變頻電量量值溯源系統可實現高電壓、大電流的變頻電量變送器/傳感器的直接量值溯源。
　　作為除了正弦波電壓和電流外，還可以提供******的、有諧波失真的電壓輸出和電流輸出。所有的前100次諧波都可以由用戶單獨設定，每一諧波的幅值和相位都可以由用戶單獨控制。
　　ATITAN系列變頻功率標準源與同類產品的輸出能力比對：

輸出能力	電壓	電流	頻率
進口	0~1008V	0~80A	16~850Hz
國產	0~1000V	0~100A	40~70Hz
AITTAN	0~10kV	0~1000A	5~400Hz

2、周到安全的防護措施

　　檢定/校準過程中ATITAN變頻功率標準源輸出高電壓信號，產品通過下述方式確保您安全操作：
　　◆ ATITAN變頻功率標準源殼體需要嚴格接地，高壓輸出端子附近印有顯眼的警示標志；
　　◆ 源表分離，源包括產生高壓信號及大電流的信號源與測量用變頻功率傳感器安裝在一起，表為操作端，通過光纖接受來自變頻功率傳感器及控制板的數字信號，操作端與源之間不存在電氣連接。

3、******的電壓電流驅動負載能力

　　ATITAN系列變頻功率標準源能夠******在重負荷情況下依然給出您需要的輸出電壓電流。電壓通道輸出容量可達500VA，電流通道輸出容量可達3000VA?？蓾M足各類電量傳感器/變送器或儀表的量值溯源需要。

4、支持單相到多相系統的量值溯源

　　ATITAN系列變頻功率標準源為單相系統，當您的校準通道需求發生變化時，可以采用多臺ATITAN系列變頻功率標準源通過同步主從控制方式增加輸出相數，***多可擴展至六相。其基本技術指標不會因為輸出相數的增加而發生變化。是構建多相變頻電量測量儀器量值溯源系統的理想選擇。

5、友好的用戶圖形界面

　　ATITAN系列變頻功率標準源系統控制程序基于Windows操作系統，人機界面友好，您可以使用儀器上的按鍵進行操作，也可以使用外部擴展的鍵盤和鼠標進行操作。

6、優良的電磁兼容性能

　　ATITAN系列變頻功率標準源始終貫徹電磁兼容理念，采用優良的屏蔽接地工藝、合理的濾波措施、基于光纖傳輸的數字化閉環控制等消除外部干擾的影響，為整個標準源的輸出穩定性和EMC性能提供了******保障。

附：ATITAN天濤變頻功率標準源國家科技成果鑒定意見

　　2012年8月12日，由湖南省計量檢測研究院、湖南銀河電氣有限公司和國防科學技術大學聯合承擔的“變頻功率標準源”科技成果匯報會在長沙召開。副省長李友志、國家質量監督檢驗檢疫總局總工程師劉卓慧、中國工程院張鐘華院士等領導和專家，***我省建立“變頻電量計量標準”、籌建“國家變頻電量測量儀器計量站”等工作聽取匯報。
　　上午的科技成果鑒定會上，張鐘華院士通報了成果鑒定結果：
　　該項目研究的變頻功率測量技術屬當今國際計量領域的前沿課題，技術難度大;解決了我國在節能減排等領域變頻功率測量技術的瓶頸問題;研制的高電壓、大電流變頻功率標準源，填補了國內外空白，整體技術達到國際******水平，其中的量程和頻率范圍等技術指標居國際******水平。
　　下午的成果匯報會上，國家質檢總局、省政府明確表態：在機構、項目、資金和政策等方面給予支持，積極支持項目向產業化方向發展，盡快發揮這一成果的巨大作用。
 
圖3、ATITAN變頻功率標準源鑒定意見
 

選型及應用

一、命名規則

　　以AT103501-W變頻功率標準源為例：
　　AT為ATITAN系列變頻功率標準源標識符。103和501分別表示標準源的******輸出電壓和電流，參照科學計數法，采用10的n次方的形式，其中前兩位數字為底數，第三位數為指數。即103表示******輸出電壓為10kV，501表示******輸出電流為500A。
　　–W表示寬頻系列。
 
 
 

二、ATITAN系列變頻功率標準源型號列表

　　ATITAN系列變頻功率標準源分為工頻和變頻兩大類。工頻系列輸出頻率范圍 40～65Hz，變頻系列輸出頻率范圍5～400Hz。

型號	電壓范圍（V）	電流范圍（A）	頻率范圍（Hz）	******度
AT102101	10～1000	1～100	40～65	0.05%
AT102501	10～1000	5～500	40～65	0.05%
AT102102	10～1000	10～1000	40～65	0.05%
AT103101	100～10000	1～100	40～65	0.05%
AT103501	100～10000	5～500	40～65	0.05%
AT103102	100～10000	10～1000	40～65	0.05%
AT102101-W	10～1000	1～100	5～400	0.05%
AT102501-W	10～1000	5～500	5～400	0.05%
AT102102-W	10～1000	10～1000	5～400	0.05%
AT103101-W	100～10000	1～100	5～400	0.05%
AT103501-W	100～10000	5～500	5～400	0.05%
AT103102-W	100～10000	10～1000	5～400	0.05%

性能參數

一、通用技術指標

電壓/電流設置分辨率	輸出基波范圍	頻率******度	頻率設置分辨率	達到標稱******度所需的預熱時間
5 位	5Hz 至400Hz	10ppm	0.01Hz	1 個小時

 

相角設置范圍	相角******度	相角設置分辨率	電壓諧波******數量	電流諧波******數量
0°至359.99°	0.02°	0.01°	100 次諧波	100 次諧波

 

 

二、電壓通道技術指標

輸出范圍	輸出容量	******度	穩定度	波形失真度
100V 至10kV	500VA	0.05 級	0.02%（1 小時）	小于0.5%

 

 

三、電流通道技術指標

輸出范圍	輸出容量	******度	穩定度	波形失真度
5A 至1000A	3000VA	0.05 級	0.02%（1 小時）	小于0.5%

 

 

四、合成功率技術指標

輸出范圍	******度
500VA 至10MVA	0.1 級（功率因數＞0.8）

 

文/銀河電氣     編輯：CD