一、技術背景

目前，在世界范圍內針對電力電子科學理論教育、科研、電能質量、電子產品開發、質量檢測、維修的各種技術環節均大量使用示波器測量電路電壓時間特性曲線。通過觀察線路關鍵節點的電壓電流波形可以直觀地檢查線路工作是否正常，驗證設計是否恰當，這對于提高電路可靠性有著極大的幫助。

示波器是測量儀器中zui為基礎與重要的儀器。幾乎所有電力、電子工程師都是根據示波器說明書的波形測量方式來判斷；或是利用一些工作積累的經驗來進行電路電壓特性的測量，來觀察、解釋電路實際工作的原理、功能。

與此同時卻有個非常難以解釋的現象：一臺合格的模擬、數字示波器在測試普通的工頻、脈沖、函數電信號等波形時，測試效果都比較理想，一致性也很好。但應用到電力網絡的測量時，因被測電路會受到不同級別的信號噪音、諧波、閃變及負荷工作特性的特殊紋波等復合信號的影響，所以無論什么級別的數字示波器都很難獲取真實的、重現性好的動態電壓變化特征曲線。特別在測量二次電源電壓特性方面，測量的波形模糊不清、電信號定位、再現性都很差。

對于此種長期而又普遍存在的示波器使用缺陷，有的專家觀點是：示波器探頭的分布電容太大因而影響顯示效果；有的觀點認為：由于許多電源的工作特性其電信號接近噪聲，需要更高分辨率的示波器或特殊探頭配合使用才能清晰的顯示電壓特性曲線，而現階段只有期待提高示波器配置性能和工程師實際工作經驗才能進行具體分析。

因此對二次電源的電壓特性測試目前還沒有比較標準的測試方法來判斷電源的功率變化特征，因為電源電壓動態特性測試無法規范化，各種技術類型二次電源的適用范圍不好定性，使用的安全性也是不理想的。據有關統計，電器設備80%故障的發生與電源有關，由此可以證明長期以來因為在科教理論，產品說明書一直依靠一些不清晰的測量參數資料和工程師的工作經驗來維持電源的設計、生產檢驗，這是一種不嚴謹的科學態度。需要電力電子從業者高度重視二次電壓波形測量的技術問題。

二、TDTCT-1A電源電壓特性動態測試系統簡介

針對數字示波器在常規使用時測量二次電源運行特性電壓、電流動態變化曲線顯示不清晰的問題，長沙天頂變壓器廠技術人員設計了一種全新的數字示波器測量技術解決方案，并且研制成功TDTCT-1和TDTCT-1A兩種型號的電源特性動態測試系統，TCTDT-1不包含電參數測量、模擬負載電路的簡約型，TDTCT-1A電源電壓特性動態測試系統則是一種便攜式測試系統，包括一臺數字示波器和一臺含電參數測量、模擬負載電路的輔助機箱，參見圖一。

TDTCT-A型電源特性動態測試系統優選了四個測試環節的系統配置。

一、選擇了測試功能、靈敏度，度合適的數字示波器作為電壓、電流波形顯示儀器

二、使用多功能真有效值多功能電參數測量儀用作電量參數的測量

三、配置恰當的大功率低阻抗電流波采樣器

四、選優多檔R、RL模擬電路作為電源輸出負載。

這樣就組成了一個結構簡單，功能齊全，操作方便、安全可靠并且實用性很強的便攜式電源特性動態測試系統。可以滿足工程技術人員測量交流電源、直流恒壓、恒流電源、開關電源、變頻電源、逆變電源等各種類型二次電源工作時的空載、輕載、滿載、臨界保護狀態的綜合電量參數指標；一次電源輸入側電壓、電流波電能量時間分布曲線以及二次電源輸出電壓、電流波幅變化、開關頻率，占空比等電能量時間分布曲線等電源工作的動態特性。

三、TGTDT-1電源電壓特性測試與傳統測試效果比較

1、示波器常規測試方法及其波形顯示效果

現代電工學理論認為：二次電源主要有線性電源和開關電源二大類，輸出的直流電壓都是一個固定值，由交流電壓經整流、濾波、穩壓或高頻調制后得到。由于濾波不干凈，附著于直流電平之上，其包含周期性與隨機性成分的雜波信號，因此輸出的直流電壓中就會含有交流成分。所以在示波器測量任何型號的二次電源時一般都會根據示波器參數設置出現類似圖二—圖七所示的測量波形，參見圖二——圖七。這些測試的圖片沒有清晰的電壓曲線輪廓，有的電信號曲線非常平直，有的電信號曲線卻是噪音信號特征特別明顯，如果改變示波器的掃描時機，從示波器的參數顯示欄能夠讀出快速變化的高頻紋波頻率值和紋波震幅值。工程師們如果要從這些雜亂無章的、無規律的波形和重現性不好的電壓波曲線顯示中間說明其準確電壓特征，是很困難的。同時這些波形與電源理論研究應有的工作波形不同，也與示波器測試應該達到的測試效果不相符合。