如何實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量的“神同步”？

我們?cè)谑褂?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/功率分析儀">功率分析儀的進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，選擇合適的同步源，如果同步源設(shè)定不當(dāng)，測(cè)量值有可能不穩(wěn)定或出現(xiàn)錯(cuò)誤，諧波測(cè)量模式還要選擇合適的PLL源，不少客戶經(jīng)常提出疑惑，同步源和PLL源有什么異同，他們的作用是什么？

為了能精確的計(jì)算功率等測(cè)量值，需要從采樣數(shù)據(jù)中按完整的信號(hào)周期截取數(shù)據(jù)，而原始的采樣信號(hào)有電壓和電流兩種，由于電壓和電流的信號(hào)周期不可能完全一樣，所以無(wú)論選擇電壓信號(hào)周期作為截取依據(jù)，還是選擇電流信號(hào)周期作為截取依據(jù)，都無(wú)法完美的截取完整的信號(hào)周期，怎么辦呢？從電壓電流中選擇畸變小、輸入電平和頻率都穩(wěn)定的信號(hào)作為截取依據(jù)，這樣的信號(hào)容易測(cè)出信號(hào)周期，從而計(jì)算出的功率等測(cè)量值也肯定是相對(duì)好的，那么作為截取依據(jù)的這個(gè)信號(hào)我們就稱為同步源。由此可以得出選擇同步源的依據(jù)，即選擇畸變小，頻率穩(wěn)定的輸入信號(hào)作為同步源。

當(dāng)被測(cè)對(duì)象是變頻器，其電流波形的畸變相比電壓波形較小時(shí)，請(qǐng)選擇電流信號(hào)作為同步源。

在功率分析儀PA6000中，常規(guī)測(cè)量模式只需要設(shè)置同步源，不需要設(shè)置PLL源的，只有在諧波模式和IEC諧波模式下才需要設(shè)置PLL源。為什么要在測(cè)量諧波時(shí)引入PLL源呢？諧波測(cè)量的核心是時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換。離散傅里葉變換（DFT）是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)域到頻域轉(zhuǎn)換，而高效進(jìn)行DFT的方法就是快速傅里葉變換（FFT），PA6000就是使用FFT的方法來實(shí)現(xiàn)諧波測(cè)量的。

FFT算法中有一個(gè)假設(shè)，假設(shè)離散時(shí)間序列可以精確地在整個(gè)時(shí)域進(jìn)行周期延拓，所有包含該離散時(shí)間序列的信號(hào)為周期函數(shù)，周期與時(shí)間序列的長(zhǎng)度相關(guān)。然而如果時(shí)間序列的長(zhǎng)度不是信號(hào)周期的整數(shù)倍，假設(shè)條件是不成立的，就會(huì)產(chǎn)生頻譜泄漏。對(duì)信號(hào)做FFT分析時(shí)，如果采樣頻率固定不變，由于被采樣信號(hào)自身頻率的微小變化以及干擾因素的影響，就會(huì)使采集數(shù)據(jù)不是信號(hào)周期的整數(shù)倍，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生頻譜泄露。

PLL鎖相環(huán)是一種反饋電路，其作用是使得電路上的時(shí)鐘和某一外部時(shí)鐘的相位同步。PLL通過比較外部信號(hào)的相位和由壓控晶振（VCXO）的相位來實(shí)現(xiàn)同步的，在比較的過程中，鎖相環(huán)電路會(huì)不斷根據(jù)外部信號(hào)的相位來調(diào)整本地晶振的時(shí)鐘相位，直到兩個(gè)信號(hào)的相位同步。PA6000通過引入PLL硬件，使采樣頻率和信號(hào)頻率同步，然后通過倍頻保持采樣頻率是信號(hào)頻率的整數(shù)倍，保證采集數(shù)據(jù)正好是信號(hào)周期的整數(shù)倍，從而消除頻譜泄露。如何選擇PLL源呢，由選擇同步源的原理可知，當(dāng)然選擇畸變小，頻率穩(wěn)定的輸入信號(hào)作為PLL源！

相比PA6000，周立功致遠(yuǎn)電子最新的PA5000功率分析已經(jīng)支持雙PLL源了，用戶可以為不同的測(cè)量通道選擇不同的PLL源，快來感受一下PA5000的雙PLL源吧。

圖1設(shè)置PLL源

圖2設(shè)置測(cè)量通道使用的PLL源