功率調(diào)節(jié)器的功率變換效率測(cè)試、馬達(dá)的效率測(cè)試、電抗器的損失測(cè)試等，在電力電子領(lǐng)域的各個(gè)方面都被要求要有高精度的功率（電流和電壓）測(cè)試。本文，著重圍繞電流測(cè)試技術(shù)，將介紹電流傳感器和功率分析儀的開發(fā)技術(shù)。
1.關(guān)于電流的測(cè)試方式
功率分析儀的電流測(cè)試，一般通過直接測(cè)量方式(Fig.1(a))和電流傳感器方式的(Fig.1(b))其中一種來進(jìn)行。
下面,將介紹一下各自的特征。
Fig.1 直接測(cè)量方式(a)和電流傳感器方式(b)
1.1直接測(cè)量方式
直接測(cè)量方式,是把測(cè)試對(duì)象的測(cè)試線直接連接到功率分析儀的電流端子進(jìn)行測(cè)試的方式。
這種方式，測(cè)試的原理比較簡(jiǎn)單，而且因?yàn)楣β视?jì)本身就有能夠測(cè)試電流的優(yōu)點(diǎn),從過去開始就一直被使用。
但是，把電流測(cè)試線連接到功率分析儀的電流輸入端子，電流直接輸入到測(cè)試的回路，會(huì)有以下的缺陷。
(1)測(cè)試的時(shí)候,測(cè)試對(duì)象的狀態(tài)和實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)不同；
(2)所用測(cè)試線的阻抗會(huì)增加損耗；
(3)配線間以及配線—GND之間產(chǎn)生電容,增加高頻的漏電。
例如，上面所述(2),使用5m長(zhǎng)的AWG6測(cè)試線,配線阻抗約為6.5mΩ。如果測(cè)試對(duì)象的電流為30A,由于配線阻抗而引起的損失就為5.85W。
就5.85W這個(gè)數(shù)值而言不能判斷是大還是小,但是根據(jù)測(cè)試對(duì)象的電力值,這部分損失是不容忽視的。
另外,直接測(cè)量方式,一般使用分流電阻來測(cè)試電流。
這種分流電阻的方式,存在以下的缺陷：
(1)電流通過分流電阻,會(huì)產(chǎn)生電流的2次方比例的焦耳熱。
這些熱量如果計(jì)算到計(jì)測(cè)器的損失上,就是由于自身發(fā)熱而引起分流電阻的阻值發(fā)生變化，以至于影響測(cè)試的精度。
(2)為了抑制焦耳熱的發(fā)生,可以選擇阻值較小的分流電阻。但是,阻值較小的分流電阻,不能忽視極少的誘導(dǎo)成分,使頻率特性惡化。
這些全部都是影響電流和電力測(cè)試精度的重要原因,在測(cè)試大電流的時(shí)候尤其應(yīng)該注意。
Fig2 分流電阻的自身發(fā)熱
在Fig2，說明了20A的電流通過2mΩ的分流電阻的時(shí)候自身發(fā)熱的現(xiàn)象。為了比較,在配線上連接我們公司額定50A的電流傳感器CT6862。分流電阻由于焦耳熱引起的本身加熱,致使溫度上升至50℃的程度。而另一方面,電流傳感器卻沒有受到焦耳熱的影響,自身幾乎沒有加熱現(xiàn)象。計(jì)測(cè)器的損失和傳感器本身的溫度特性對(duì)測(cè)試精度的影響幾乎很小。
通過以上的討論,直接測(cè)量方式在電子設(shè)備的待機(jī)電力測(cè)試和LED照明的消耗電力測(cè)試方面,由于受到分流電阻的焦耳熱的影響較小,在測(cè)試微小電流的時(shí)候(1A程度)時(shí)候是非常有效的。
1.2 電流傳感器方式
電流傳感器方式。是把電流傳感器連接到被測(cè)物的配線上,傳感器的輸出信號(hào)（電流或者電壓）輸入到功率分析儀進(jìn)行電流測(cè)試的方式.
使用電流傳感器方式,在測(cè)試時(shí)被測(cè)物的狀態(tài)和實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)是相同的.并且大電流的時(shí)候自身發(fā)熱極少,對(duì)測(cè)試的精度沒有影響。
電力電子領(lǐng)域一般使用電流傳感器方式。
在Fig.3,表示了直接測(cè)試方式和電流傳感器方式各自可以高精度測(cè)試的范圍和頻率的范圍。
需要注意的是,在這里不是說用各自的方法絕對(duì)不能測(cè)試圖中表示范圍外的部分。
Fig.3 用直接測(cè)量方式和電流傳感器方式可以高精度測(cè)試的電流值的范圍和頻率范圍。（并不是說圖中范圍外的部分就一定不能測(cè)試）
2.用電流傳感器方式來高精度的測(cè)試電力。如前所述,一般在超過5A電流的情況下使用。
電流傳感器的方式,和直線測(cè)量方式一樣并不是沒有缺陷。為了能進(jìn)行高精度的電流測(cè)試，也有幾點(diǎn)需要注意。
本章節(jié)，將要說明用電流傳感器方式來進(jìn)行高精度功率測(cè)試的注意點(diǎn)。
2.1 合適的電流傳感器的選擇。
用電流傳感器方式來進(jìn)行高精度并且高重復(fù)性的電力測(cè)試的前提,是選擇合適的電流傳感器。
作為具體的選定基準(zhǔn),首先舉下面兩個(gè)例子：
(1)電流傳感器的額定電流值和測(cè)試對(duì)象的電流值大小相匹配；
(2)電流傳感器可以測(cè)試的頻率范圍要包含測(cè)試對(duì)象電流全部的頻率成分,并且在上面2點(diǎn)的基礎(chǔ)之上；
(3)電流傳感器所覆蓋的頻率范圍的測(cè)試精度要在測(cè)試對(duì)象的要求之上；
(4)電流傳感器的輸出干擾,溫度特性,導(dǎo)體位置的影響,外部磁場(chǎng)的影響,帶磁的影響,共模電壓的影響等誤差的主要原因都要在規(guī)定的基礎(chǔ)之上,甚至更小。
所以說，電流傳感器在選擇上，要十分的注意，特別是關(guān)于(3)。一般的電流傳感器的精度規(guī)定為DC或者50/60Hz，關(guān)于其它頻率范圍的特性都往往都容易忽視；有必要注意，為了在功率分析儀上用傳感器方式來進(jìn)行高精度電流測(cè)試，要注意電流傳感器必須要具備足夠的性能。
2.2 包括電流傳感器功率測(cè)試系統(tǒng)整體的最適合化。
為了用電流傳感器方式進(jìn)行高精度的電力測(cè)試，如前章節(jié)所述,不僅要選擇適合的電流傳感器，而且包括電流傳感器的功率測(cè)試系統(tǒng)都需要最適合化。也就是說不管電流傳感器測(cè)試精度有多高，如果感應(yīng)器的輸出信號(hào)不能正常的傳送到功率分析儀上。那么也無法進(jìn)行高精度的電流測(cè)試。
Fig.4 一般的功率測(cè)試系統(tǒng)
在Fig.4顯示了包括電流傳感器的一般功率測(cè)試系統(tǒng)。并且，如前面所述，對(duì)于電流傳感器存在電流的輸出信號(hào)和電壓的輸出信號(hào)。一般來說，電流傳感器要比電壓傳感器更為廣泛的被使用,在這里以使用電流傳感器為前提,來進(jìn)行討論。
作為電流傳感器的信號(hào)正確傳送到功率分析儀的條件：
(1)感應(yīng)器的電源要有良好的電源品質(zhì)。GND的取得方法要適當(dāng)。
(2)配線之間以及配線--GND間的結(jié)合容量要小，抗干擾性較強(qiáng)。
(3)功率分析儀的電流輸入部的頻率特性良好，發(fā)熱少，絕緣性能（CMRR高,漏電小）高。
另外，抗干擾性能高，GND的取得方法適當(dāng)?shù)瓤梢粤信e的條件。
一般來說，目前的狀況是電流感應(yīng)器,感應(yīng)器用電源，功率分析儀都是不同的廠家，測(cè)試線的種類和配線方法都是按照客戶的委托來進(jìn)行。在這種狀況下,滿足上述的所有條件，電流傳感器的輸出信號(hào)正常的傳送到功率分析儀，保證實(shí)際高精度測(cè)試的電流值。對(duì)于電流傳感器的廠家、功率分析儀的廠家，再加上傳感器用電源的廠家來說，不容置疑都是非常困難的。
在Fig.5 也顯示說明了我們公司的電流傳感器(CT6862, CT6863, 9709, CT6841, CT6843, 3274)和功率分析儀(PW6001)組合的功率測(cè)試系統(tǒng)的抗擾,試驗(yàn)在第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)進(jìn)行的情景.正是這樣,為了使系統(tǒng)整體最匹配,設(shè)計(jì)每個(gè)構(gòu)成要素的同時(shí),也對(duì)構(gòu)成要素在整個(gè)系統(tǒng)中的適配度進(jìn)行了評(píng)估.
3 結(jié)束語(yǔ)
本文，介紹了關(guān)于在電力電子領(lǐng)域的各個(gè)方面被要求的高精度功率測(cè)試，特別是集中了電流測(cè)試技術(shù)討論的焦點(diǎn)。從過去開始用獨(dú)自的技術(shù)來開發(fā)電流傳感器和功率分析儀訣竅的一部分。
