变频电量是指用于传输功率的、信号频谱包含两种或更多的被关注的频率成分、或包含一种频率成分，但频率不局限于工频的交流电信号。

一、定义

　　英文：Variable Frequency Electric，可简称VFE。这也是湖南银河电气有限公司域名VFE.CC的含义。

　　变频电量是指用于传输功率的，并且满足下述条件之一的交流电量：

　　1、信号频谱仅包含一种频率成分，而频率不局限于工频的交流电信号；

　　2、信号频谱包含两种或更多的被关注的频率成分的电信号。

　　变频电量包括电压、电流以及电压电流引出的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能等。

二、示例

　　1、两电平变频器的输出电流波形及电压波形

变频电量波形示例_两电平变频器输出波形

　　电流波形接近正弦波，电压波形为PWM波，图中较高的毛刺为过冲电压，缩短电缆，增加dv/dt滤波器等可以降低或消除过冲电压。

　　PWM波低次谐波含量较少，谐波主要集中在载波频率整数倍附近。

　　变频器的基波频率记为fs；变频器的载波频率记为fc；
　　那么，N=fc/fs就是载波频率比。
　　对于SPWM调制的三相变频器中，当N为整数时，不含N-2次以下的谐波。
　　假设fs=50z，fc=2kHz，则N=40，变频器输出不含38次以下的谐波。

　　且谐波频率为kfc±mfs，其中ks=1,2,3,4,5,6,7....k1=1,2,4,5,7...

　　一般而言，变频器的负载是电机，电机为感性负载，可以较好的抑制高次谐波，因此，理论上，变频器的载波频率比越高，变频器的输出波形品质越好！

　　2、六脉整流变频器的输入电流、电压波形图

变频电量波形示例_变频器输入波形

　　六脉整流变频器输入电流波形含有较大的谐波，其谐波主要为6k±1次，k为整数，且k≥1。

　　类似的，12脉整流的输入电流的谐波主要为12k±1次，k为整数，且k≥1。

　　3、变压器空载输入波形

变频电量波形示例_变压器空载电流波形及谐波频谱

　　上图为单相变压器的空载输入波形图，图中电流波形畸变较大，根据其形状特点，一般称为“尖顶波”，由右侧频谱可知，尖顶波的谐波主要为奇次谐波，谐波阶数越高，谐波含量越小。

　　4、定子叠频法热试验的叠频波

变频电量波形示例_定子叠频法热试验电压电流波形

　　上图波形包含两种频率成分，分别为50Hz和40Hz，50Hz称为主电源，40Hz称为副电源。电压波形中，副电源幅值约为主电源的25%。

　　电流波形中，由于40Hz副电源的阻抗较低，其相对含量增大，波形波动变大。

三、变频电量相关标准

　　变频电量变送器标准、变频电量分析仪标准、变频电量变送器校准规范、变频电量分析仪检定规程等相关标准正由国家变频电量测量仪器计量站编制和起草中。

四、变频电量相关产品

图2、银河电气研制的额定电压690V、额定电流500A的SP变频功率传感器和额定电压25.6V、额定电流25.6mA的双通道DT数字变送器

五、变频电量测量仪器的计量

　　开展变频电量测量仪器计量的前提条件是研制变频电量测量仪器校准检定装置和编制相关的检定规程。2010年，国家质检总局给启动了《变频电量量值溯源体系的建设》公益性科研项目，开展如下工作：

　　◆ 建立变频电量测量仪器仪表计量标准;
　　◆ 制订变频电量测量仪器仪表计量检定/校准技术规范；
　　◆ 统计、监测和分析变频电量测量仪器仪表质量状况，使变频电量测量仪器仪表行业健康有序发展，更好地服务大型用能设备节能效率监测领域；
　　◆ 开展变频电量科研及工程技术服务，促进变频电量计量水平不断提升。

　　项目由湖南银河电气有限公司和湖南省计量检测研究院共同承担，经过刻苦攻关，2012年06月，采用SP103501A变频功率传感器及WP4000变频功率分析仪为标准测量装置的第三代ATITAN变频功率标准源研制成功，所有技术指标均通过了中国电力科学研究院和中国计量科学研究院专家组的严格测试和验证。同年8 月，第三代ATITAN变频功率标准源通过了以张钟华院士领衔的专家组的评审。

　　2012年8月，湖南省质量技术监督局发文《关于筹建国家变频电量计量站的请示》（湖质监发[2012]6号）。

　　2013年5月24日，国家质检总局签发《质检总局关于同意筹建国家变频电量测量仪器计量站的批复》（国质检量函 [2013]269号）批复了湖南省质量技术监督局《关于筹建国家变频电量计量站的请示》的申请，同意在湖南省计量检测研究院基础上筹建国家变频电量测量仪器计量站。

　　国家变频电量测量仪器计量站是质检总局授权承担全国范围内变频电量测量仪器设备检定、测试任务的法定计量检定机构。国家变频电量测量仪器计量站业务上接受质检总局领导，独立开展业务工作。

扩展阅读：

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作者：AnyWay中国

湖南银河电气有限公司 （http://www.vfe.cc）

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