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    功率分析中的相位补偿:两者缺一不可

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    功率分析中的相位补偿功能就像跳探戈舞,它需要两个东西 :一个是支持该功能的功率分析仪,另一个是具备已知相位延迟的合适的传感器。如果只有其中一个?好吧……想象一下如何跳探戈……


    对于小电流测量,一般会在功率分析中选择使用分流器进行电流测量,但是当您测量高于 30A 的电流时,则通常会使用电流传感器。


    然而,由于电路的群延迟特性,目前市面上所有电流传感器在高频区域都会产生逐渐增加的相位误差。而且,各种传感器的设计模型差异会导致此误差的大小发生变化。


    相位补偿功能则可以补偿该误差。 而为了让相位补偿功能起到作用,您需要具备以下两个条件 :

    ? 功率分析仪能够在其软件中进行正确的相位延迟运算

    ? 具备已知相位延迟的电流传感器


    解释功率分析仪软件中的相位延迟的运算的一个好方法,就是将其与示波器的“时延矫正 ( 即 Deskew)”功能进行比较 :如果两个不同的信号由于延迟而在不同的时间到达示波器,则“时延矫正”功能使您可以通过用固定的时间值补偿延迟来对齐这些信号。


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    将 HIOKI CT68xxA 系列电流传感器连接到 HIOKI PW8001 功率分析仪时,相位偏移将自动得到补偿——这与相位补偿本质上是同一概念,因为相位偏移实际上就是电流与电压之间的时间延迟。以下以 CT68xxA 系列电流传感器为例,展示该延迟的具体数值。


    时间延迟以纳秒(ns)为单位,随频率变化的关系如下 :


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    100Hz 延迟 100ns 与 1MHz 延迟 100ns 产生的影响不同。将上述时间延迟换算成以“度(°)”为单位的相位延迟值时,就能更清楚地解释这一点 :


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    如上所述,要实现简洁直接的测量,需要使用一款时间延迟不随频率变化的电流传感器。这正是 HIOKI CT68xxA 系列电流传感器的特性。因此,与时延矫正功能(deskew function)类似,您只需将电流传感器连接至 PW8001 功率分析仪,相位误差即可自动得到补偿。


    这正是 HIOKI 传感器区别于市场上其他电流传感器的独特之处——后者的频带内时间延迟则会呈现如下特征 :


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    对于各频率下的延迟值都不同的传感器而言,会更加难以实现功率分析仪中的相位补偿功能。因为要将哪个值用作“时延矫正”的参数呢?


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    而 HIOKI 电流传感器与众不同的另一个特点是 :在进行测量时,相位延迟与导线的芯线在传感器中的位置无关 :


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    之所以只能在图表中看到一条直线,是因为所有五个测量位置的相位延迟曲线都相同。同样,这不是目前市面上传感器的标配功能。通常,芯线在传感器中的位置确实会有所不同,如下图所示 :


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    如您所见,如果功率分析仪不支持该功能,则无法做相位补偿。但是,只有功率分析仪和与之匹配的电流传感器组合才能使您在测量中能够进行相位补偿。 HIOKI 多年来一直致力于制造用于功率测量的传感器,因此时延特性一直是 HIOKI工程师的研发重点。同时,其他制造商的传感器通常仅设计用于相位延迟特性不太重要的高精度(DC)的电流测量。


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    因此,HIOKI 功率分析仪搭配 HIOKI 电流传感器是从直流到高频带宽功率分析时比较理想的组合。它就像跳探戈一样,缺一不可。

    有关产品的更多信息,请查看 HIOKI 官网的产品页面。

    样机试用及应用咨询,请拨打 400-920-6010 联系我们。

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