隨著新能源行業(yè)的蓬勃興起，作為其中關(guān)鍵設(shè)備的變頻器開始被廣泛運(yùn)用于電動(dòng)汽車、風(fēng)電光伏和電機(jī)等領(lǐng)域，與此同時(shí)變頻器中的核心功率器件也逐漸由IGBT向SiC等耐壓更高、開關(guān)頻率更高的器件發(fā)展。然而在高頻、大功率環(huán)境下進(jìn)行功率測(cè)量的工程師們卻不得不面對(duì)日益增多的高頻干擾，那么針對(duì)這一痛點(diǎn)，我們又有什么應(yīng)對(duì)之策？

一般來說，SiC變頻器輸出的電壓信號(hào)是從幾十kHz到幾百kHz的具有高速開關(guān)頻率的PWM調(diào)制波形；而輸出的電流信號(hào)則是基波頻率為幾十Hz到幾百Hz的正弦波形，不難看出電壓信號(hào)的高頻成分比電流信號(hào)的高頻成分多出數(shù)百倍。工程師們固然可以采用各種措施隔離降噪但卻仍有一定程度的干擾無法被去除。面對(duì)此類特定頻率的干擾，不少用戶常會(huì)借助功率分析儀中的線路濾波（Line Filter）功能將其消除。

以橫河旗艦產(chǎn)品WT5000高精度功率分析儀為例，其中的線路濾波器可用于過濾特定頻率以上的干擾成分。需要注意的是線路濾波器一般是同時(shí)作用于同一輸入單元的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，例如當(dāng)輸入單元1的截止頻率被設(shè)置為10kHz的線路濾波器時(shí)，那么該單元內(nèi)的電壓和電流信號(hào)中超過10kHz的高頻成分都會(huì)被過濾。

而SiC功率器件的開關(guān)頻率可達(dá)幾百kHz，為了保證其高頻成分中的有效性能夠被完整保留，我們不建議開啟線路濾波器；然而對(duì)于只有幾百Hz頻率的電流信號(hào)來說，大部分的高頻成分均屬于需要被過濾的高頻干擾信號(hào)（如圖1所示）。但鑒于同一輸入單元的電壓信號(hào)和電流信號(hào)在過濾時(shí)具備同步性，因此使用功率分析儀的線路濾波器功能顯然并非是過濾此類高頻信號(hào)的首選之策。

圖1：SiC變頻器輸出的電壓和電流信號(hào)

“高頻抑制”功能

那么我們?nèi)绾尾拍軐?shí)現(xiàn)功率分析儀的高效濾波呢？我們建議使用橫河WT5000的電流傳感器單元760903（如圖2所示），其內(nèi)置的傳感器電源不僅可以簡(jiǎn)化CT接線還能在最大程度上減少外部干擾對(duì)電流測(cè)量的影響。如圖3所示。

橫河WT5000的電流傳感器單元760903

此外，760903還具備一項(xiàng)獨(dú)門絕技——高頻抑制(HFR)功能，其原理如圖4所示，我們可以將它視作為一個(gè)單獨(dú)作用在電流輸入回路上的低通濾波器。

圖4：WT5000線路濾波器框圖

開啟高頻抑制功能后，AAF防混淆濾波器將在不影響電壓輸入信號(hào)的前提下只對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行濾波，從而完美解決了上述無法單獨(dú)過濾電流高頻成分的困擾。其測(cè)試效果如圖5、圖6所示。

綜上所述，760903的高頻抑制功能僅在電流回路打開HFR濾波器，消除電流中的高頻成分，而不會(huì)對(duì)電壓信號(hào)中的高頻成分造成影響。這一特性在確保高精度進(jìn)行SiC高頻功率測(cè)量起著重要作用。

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審核編輯 黃宇