近年来，使用可快速开关的功率半导体 SiC 和 GaN 的高效逆变器的开发取得了希望。然而，在变频驱动系统中，真正能够被输入 至电机进而直接发生旋转力的仅仅只是基波功率，其它高频因素则会作为无效能量（热能、声能以及振动能）被消耗。 因此，减 少高频功率消耗是开发高效变频电机系统的重点，需要准确的功率丈量数据来剖析相关因素。 本应用案例先容了通俗功率剖析仪的谐波剖析与 PW8001 高精度功率剖析仪的功率谱剖析 (PSA) 功效之间的区别，以及使用功率 谱剖析估算变频电机消耗系数的要领。

图 1 显示了逆变器输出有功功率的频率漫衍。 变频器的输出功率包罗驱动电机的基波频率分量及其谐波（蓝色部门）、变频器的载波频率及其谐波（黄色部门）。

由于只有基波频率为电机驱动提供能量，因此其他频率的功率都是消耗。 用于功率消耗频率剖析的谐波剖析和功率谱剖析（= 功率 FFT）具有差异的目的。

谐波剖析适用于剖析包罗基波频率在内的低频规模，而 FFT 剖析则适用于剖析较高频率的载波频率因素。 本节将诠释它们之间的区别。

什么是谐波剖析？

谐波剖析用次数体现信号的基波频率及其整数倍频率因素。 它用于剖析凭证定子或转子部署等机械条件在牢靠次数上发生的谐波失真。另一方面，开关发生的载波频率分量以牢靠频率泛起，与基波频率无关。

这意味着，在电机剖析中，若基波频率实时转变时，则无法使用谐波剖析来一连丈量开关频率分量。例如，对于 10 kHz 的载波频率，当基波频率为 100 Hz 时，载波频率以 100 次为基准，但当基波频率为 10 Hz 时，载波频率必须以 1000 次为基准。

什么是 FFT(Fast Fourier Transform) 剖析 ?

FFT 剖析法将信号转换为频率因素，并以频谱的形式显示频率因素的强度。由于逆变器的载波频率（开关频率）始终保持恒定，与电机的转速无关，因此可以通过 FFT 剖析在频率轴上视察电压和电流的颠簸，从而直观、一连地掌握电压和电流的颠簸情形。

PW8001 已从电压和电流的 FFT 生长到了现在的有功功率 FFT，搭载了功率频谱剖析的功效。 若是仪器的相位特征与被测物的现实频率不匹配，由逆变器驱动的电机的功率谱可能丈量为负值。 而 PW8001 则将具备精彩的频率响应的电撒播感器和自动相位赔偿手艺相团结，提供宽频带下准确的有功功率 FFT 剖析。

功率频谱剖析功效是 PW8001 引以为豪的一项新功效，它具有无与伦比的高频功率丈量精度，可用于高频功率消耗剖析。 从PW8001 固件 V2.0 最先，所有用户均可使用该功效。 

表 1： 显示了 PW8001 功率频谱剖析 (PSA) 功效的简要规格

功率谱剖析功效可对消耗因素举行剖析，这是一样平常功率剖析仪的谐波剖析无法实现的。 这里以丈量变频器驱动电机的谐波功率消耗为例举行说明。

变频驱动电机的高频功率消耗。

永磁同步电机和感应电机由逆变器驱动，众所周知，由于开关发生的高频电流会增添电机的铁损。 此外，当线圈股使用圆线时，高速运转时电流在线圈股内漫衍不均，也会增添铜的消耗。

通过实时视察对电机驱动无孝顺的射频功率值及其频率漫衍，可以直观地相识射频功率消耗随电机转速和转矩条件转变而转变的情形。 这为剖析电机设计中的消耗因素提供了主要线索，将机械消耗与铁的射频功率消耗和交流铜消耗区脱离来。

图 2 显示了 PW8001 功率谱剖析 (PSA) 功效的界面，在此可视察到变频电机驱动波形的谐波功率消耗。

使用 PW8001 对载波频率为 16 kHz 的三相逆变器输出波形举行功率谱剖析，可以视察到载波频率及其谐波功率谱。可在统一画面中确认中频谱的详细频率和功率值的前十列表。 此外，还可将所有频谱纪录为 CSV 数据，以便进一步剖析。

对于变频电机的性能评估，功率剖析仪 PW8001 依附具有精彩频率响应的电撒播感器和自动相位赔偿手艺，不仅在宽频带规模内提供准确的丈量效果，还可通过功率谱剖析功效同时快速相识高频功率消耗。

对于追求 0.1% 电源转换效率的工程师来说，PW8001 功率剖析仪有助于查明功率消耗，请务必实验一下。 如需相识有关该产物的更多信息，请会见产物页面，或致电我司，预约产物演示或咨询相关应用。