變頻器的輸入和輸出都不是標準的正弦波,尤其是輸出的PWM波含有大量的高次諧波,使用通用的功率分析儀和電力諧波分析儀存在較大的誤差。
采樣頻率不足導致VFD諧波分析錯誤。分析VFD輸出波形時,應先對信號進行采樣。為了避免混疊,一般功率分析儀的常用做法是增加抗混疊濾波器,限制信號帶寬,濾除VFD輸出PWM波中高于fs/2的信號。抗混疊濾波器的帶寬是分析儀的實際帶寬。這種先濾除諧波再分析諧波的方法,誤差非常大,甚至可以說是錯誤的。
目前大部分分析儀采用FFT算法進行諧波分析。利用FFT諧波分析,首先用一個數據序列截取信號,然后對信號進行采樣,通過FFT變換在頻域對信號進行離散化。由于FFT的特性,要求截取的數據序列必須包含整數個信號周期,數據序列中的采樣點數必須是2的n次方。事實上,用于FFT變換的信號周期是檢測到的信號周期。
因為VFD output的信號周期不是完全穩定的,必然會產生誤差。從FFT的要求可以看出,FFT算法的局限性是顯而易見的,如果從信號中截取的數據序列不是整數個信號周期,就會造成頻譜泄漏和嚴重誤差。使用FFT諧波分析時,頻譜泄漏影響諧波分析的測量精度,而頻譜泄漏根本的原因是采樣中周期同步的誤差。
為了處理頻譜泄漏現象,一般分析儀采用加窗函數,這只是在一定程度上抑制了頻譜泄漏,可以說帶來了新的誤差。VFD諧波分析是基于對電信號的測量,功率分析儀對電信號測量的誤差必然導致分析結果的誤差。要降低測量誤差對諧波分析的影響,選擇真正高精度的功率分析儀是關鍵。
電信號采樣為功率分析儀可以處理的數字信號后,需要根據公式計算有效值、平均值、功率、總諧波失真、諧波因數等相關參數,這會導致計算誤差。根據VFD諧波分析中的誤差來源,可以對功率分析儀提出要求:采樣頻率要足夠高,滿足VFD諧波分析的要求,不低于200kHz。諧波分析算法采用DFT算法,不需要數據序列的整個周期和點數。采用具有明確誤差參考條件的高精度功率分析儀,參考條件包括實際使用條件。