电力电子测量

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1、电源谷www.dianyuangu.com电力电子测量电力电子测量在设计与测试开关电源，马达驱动器，电子镇流器等等时都面临提高转换效率的问题。这也对电力电子测量提出了新的挑战。本文将讨论电力电子测量中各种应用，测量技术，探测技术等的难题及解决方案。图1：如果你需要测量“A”与“B”之间的电压，你将遇到电力电子测量的基本难题目录第一章概述第二章电压测量第三章电流测量第四章电力电子测量与计算第五章总结第32页电源谷www.dianyuangu.com电力电子测量第一章概述一应用问题：通过了解功率分布负载功率晶体管开关损耗绕组和电容损耗来提高转换效率减少分布参数，提高可靠性减小尺

2、寸，省去风扇减少设备操作费用提高电池工作时间开关模式的设计技术在大多数电能变换应用领域已经取代线性技术。例如：开关电源、脉宽调制马达驱动器、电子镇流器等。竞争的压力使得你必须不断提高转换效率，缩小体积（提高瓦特数/立方厘米）。设计者必须转向更新、更快的开关装置，磁元件，电路拓扑结构。但是基本的问题仍然存在：电路是否如预想的那样工作？有什么损耗，损耗在什么地方？在启动或故障时发生了什么？二测量问题：电力电子测量现在存在许多问题。如：非接地/浮动测量安全问题（UL1244/IEC1010标准）宽动态范围（从关断的>600V到接通的<1V）大的带宽/时间间隔范围毫秒级的启动周期与

3、纳秒级的瞬变电流测量特殊的计算与关联瞬时功率、功率因数、绕组损耗等电力电子在很多方面都有特殊之处。操作者安全是一个重要的因素，因为电路通常都有几百伏的浮动电压。测量需要很大的动态范围，因为开关元件在瞬间将由关断时的几百伏变化到接通时的小于1伏。由于要将MHZ级的开关瞬态与50（60）HZ的工频信号或者马达的整流切换速率相关联。并且，必须同时测量电压与电流的波形。三测量概述在电力电子测量中有三个基本的测量任务：测量电压测量电流计算相应电压电流的相互关系在现有的测量手段中进行明智的选择，选择适合的测量方法需要首先了解各种手段的优势和缺点。本文的前两个话题将讨论电压和电流信号的探

4、测与采集。第三个话题将讨论电力电子应用中测量，计算和信号的相互关系。四通用探头选择选择探头需要考虑的四个要点：电压/电流量程探头阻抗/电路负载连接能力第32页电源谷www.dianyuangu.com电力电子测量带宽/上升时间大多数电力电子电路都与交流供电线路连接。任何探测的方法都必须既能够测量共模又能够测量差模信号，同时必须提供安全的操作环境。无论是电压还是电流探头，进行测量时都不能对待测电路有任何影响。由于探头阻抗与频率相关，当从50Hz的工频转向>100kHz的开关模式电路时必须有所考虑。连接能力通常也必须考虑，因为元器件的封装与电路板的结构通常并没有考虑探测的问题。

5、探头也必须具有足够的带宽和精度，保证准确地再现信号波形，抑制附近的噪声和干扰源。第二章测量电压1.电压测量有两种基本的类型：单端电压测量两点电压测量准差分测量浮动示波器测量隔离测量差分探头所有的测量都是差分测量，因为电压的定义就是两点之间的。单个点的电压是通过相对于地电位测得；这也是示波器进行测量的方法。在许多应用中，往往需要测量两点之间的电势，而这两个点都不是接地点。现在有多种技术用于差分电压测量。我们将对比其中的一些探测方法2.两点电压浮动测量：准确测量信号的差分或浮动电压是电力电子测量中最具挑战性的工作。这通常是必要的，因为通常需要测量两个不接地点之间相应的电压。最常

6、见的例子是测量DC-AC变换级的图腾柱输出测量。输出晶体管将输出切换到V+或V-线。IGBT对的相关电压是VGE和VCE。第32页电源谷www.dianyuangu.com电力电子测量2.1单端测量绝对不可能如果需要测量擜“与“B”点的电压差将会发生什么？2.2差分输入保证安全测量两点测量技术如真差分，准差分，和隔离探头技术保证安全地测量浮动电路。所有的差分测量技术都能够测量两个输入点之间的电位差。请注意任何测量点都与地没有关联。而单端测量是不可能的因为六个晶体管的管脚都未接地。2.3差分术语定义：差模电压（Vdm）：V+与V-之间的差值，需要的信号共模电压（Vcm）：对

7、两个输入一致的电压，需抑制的信号第32页电源谷www.dianyuangu.com电力电子测量需要测量的电压称为差模电压VDM，它是桥电路中上端IGBT管的VGE。这一电压成分依靠（浮动）于一个与地相关的电位之上。因为这一参考电位对两个输入相同，所以它被称为共模电压或VCM，VCM是电桥的输出。差分放大器的输出是差模电压乘以放大器电压增益。理想的差分放大器输出中将不包含任何共模信号成分。这一特性称为共模抑制。3共模抑制比（CMRR）共模抑制比（CMRR）是差模增益与共模增益之比。差模增益＝A共模增益＝Vcmo/Vc