如何實現(xiàn)功率測量的“神同步”？

我們在使用功率分析儀的進行測試的時候，選擇合適的同步源，如果同步源設定不當，測量值有可能不穩(wěn)定或出現(xiàn)錯誤，諧波測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？

為了能精確的計算功率等測量值，需要從采樣數(shù)據(jù)中按完整的信號周期截取數(shù)據(jù)，而原始的采樣信號有電壓和電流兩種，由于電壓和電流的信號周期不可能完全一樣，所以無論選擇電壓信號周期作為截取依據(jù)，還是選擇電流信號周期作為截取依據(jù)，都無法完美的截取完整的信號周期，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)定的信號作為截取依據(jù)，這樣的信號容易測出信號周期，從而計算出的功率等測量值也肯定是相對好的，那么作為截取依據(jù)的這個信號我們就稱為同步源。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)定的輸入信號作為同步源。

當被測對象是變頻器，其電流波形的畸變相比電壓波形較小時，請選擇電流信號作為同步源。

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

FFT算法中有一個假設，假設離散時間序列可以精確地在整個時域進行周期延拓，所有包含該離散時間序列的信號為周期函數(shù)，周期與時間序列的長度相關。然而如果時間序列的長度不是信號周期的整數(shù)倍，假設條件是不成立的，就會產(chǎn)生頻譜泄漏。對信號做FFT分析時，如果采樣頻率固定不變，由于被采樣信號自身頻率的微小變化以及干擾因素的影響，就會使采集數(shù)據(jù)不是信號周期的整數(shù)倍，此時就會產(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鐘和某一外部時鐘的相位同步。PLL通過比較外部信號的相位和由壓控晶振（VCXO）的相位來實現(xiàn)同步的，在比較的過程中，鎖相環(huán)電路會不斷根據(jù)外部信號的相位來調(diào)整本地晶振的時鐘相位，直到兩個信號的相位同步。PA6000通過引入PLL硬件，使采樣頻率和信號頻率同步，然后通過倍頻保持采樣頻率是信號頻率的整數(shù)倍，保證采集數(shù)據(jù)正好是信號周期的整數(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，當然選擇畸變小，頻率穩(wěn)定的輸入信號作為PLL源！

相比PA6000，周立功致遠電子最新的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設置PLL源

圖2設置測量通道使用的PLL源