Transiente Leistungsmessung

Transkript

1 Transiente Leistungsmessung Dipl. Ing. Matthias Preß Rev. 1.0 Yokogawa Deutschland GmbH 1Precision Making

2 Was sind transiente Leistungen? Beispiele 2

3 Schaltverhalten von Leistungshalbleitern 3

4 Verschiedene Betriebszustände Messung über alles 4

5 Einschaltspitze Mit den Cursoren nur die Einschaltspitze analysiert 5

6 Softstart Phase 6

7 Arbeitsphase 7

8 Cycle-by-Cycle Analyse Die Leistung ist als Integral über eine ganze Signalperiode definiert. Für dynamische Vorgänge, z.b. Motoranlauf, ermittelt die Cycle-by-Cycle Methode spezifische Werte für jede Periode. 8

9 Anlauf mit Umrichter Cycle-by-Cycle Analyse jeder einzelnen Periode Der Ausschnitt von oben ist unten gezoomt dargestellt. 9

10 Anlauf mit Umrichter Cycle-by-Cycle Analsyse jeder einzelnen Periode 10

11 Anlauf mit Umrichter Cycle-by-Cycle Analsyse jeder einzelnen Periode Motoranlauf am Frequenz Umrichter 140 Strom [A] 1, ,2 100 Spannung [V] ,8 U1 RMS [V] P1 Avg [W] 60 Frequenz [Hz] 0,6 f(i1) Freq [Hz] I1 RMS [A] 40 0,4 20 Leistung P [W] 0, ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 11

12 Anlauf mit Umrichter Cycle-by-Cycle Analsyse jeder einzelnen Periode Motoranlauf am Frequenz Umrichter Frequenz [Hz] T(I1) Period [ms] f(i1) Freq [Hz] Periodendauer [ms] ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 12

13 X-Y Diagramme Leistung über Drehwinkel 13

14 X-Y Diagramme Leistung über Drehwinkel 14

15 Impulsbetrieb 15

16 Signalanalyse Bsp.: Umrichter mit variabler Frequenz und variabler Pulsbreite. Ausschnitt 1 Ausschnitt 2 16

17 Positionierung Ansteuerung eines Schrittmotors Der Ausschnitt von oben ist unten gezoomt dargestellt. 17

18 Positionierung Ansteuerung eines Schrittmotors Zoom - Ausschnitte 18

19 Drehrichtungswechsel Schrittmotor Die Ausschnitte von oben sind unten gezoomt dargestellt. 19

20 Anlaufverhalten Motor am 50 Hz - Netz 20

21 History Funktion History Speicher Warten bis der Fehlerfall eintritt Interessante Fälle heraus holen Trigger Auf ein bestimmtes Problem triggern. Dadurch genau den Moment erfassen, auf den es ankommt. Datenreduktion Trigger Ausgang Korrelation mit anderen Geräten z.b. im Prüfstandsbau 21

22 History Funktion Alle Messungen werden überlagert, die ausgewählte Kurve ist heller dargestellt. So werden Ausreißer schnell gefunden. 22

23 Precision Power Scope Umfangreiche Triggerfunktionen Mit Hilfe der vielfältigen Trigger und deren Kombinationsmöglichkeiten werden genau jene Sequenzen erfasst, nach denen Sie suchen. Enorm hilfreich bei Wartung und Fehlersuche. 23

24 Precision Power Scope Umfangreiche Triggerfunktionen Verzögerung Bedingung A Verzögerung Bedingung B Bedingung A n*bedingung B Flanke und Bedingungen Logische Verknüpfungen ODER / UND / In / Out Periodendauer Kleiner als / größer als / in / out Pulsbreite Kleiner als / größer als / in / out Kurvenform-Abweichungen 24

25 Analysen an transienten Signalen Harmonischen Analyse Fast Fourier Transformation (FFT) Leistungsparameter (P, S, Q, PF, λ, ) Grafische Kurvenformanalyse Vektordarstellung Mathematische Auswertung mit individueller Formeleingabe Triggerung auf Leistungsparameter History-Funktion 25

26 Messgeräte für transiente Leistungen 26

27 Vergleich der Geräte Merkmal Leistungsmesser Precision Oszilloskop Power Scope Abtastrate 2 MS/s 100 MS/s im GS/s-Bereich Bandbreite Power BB DC bis 10 MHz DC bis 2 MHz DC bis 20 MHz DC bis 10 MHz Auflösung 16 Bit 12 Bit 8 Bit U/I Messbereich Direkte Eingänge bis zu 1000 Vrms bis zu 50 Arms Genauigkeit 0,02 % % garantierte Genauigkeit auf P Direkte Eingänge bis zu 1000 Vrms bis zu 5 Arms DC 500 MHz DC 50 MHz *) abhängig von Tastkopf und Stromzange 0,1% 1,5 % + 2% zusätzlicher Fehler durch TK und Stromzangen Leistungskanäle 6 el. + mechan. 4 el. oder mechan. 2 oder 4 *) Die Leistungsbandbreite (P BB) ist abhängig von Tastkopf und Stromzange 27

28 Entwicklung der hybriden Messtechnik Traditionelle Leistungsmessgeräte arbeiten nur mit festen Zykluszeiten. Oszilloskope sind nicht für die Leistungsmessung konzipiert. Das Precision Power Scope vereint Yokogawa s führende Kompetenz in der präzisen Leistungsmessung mit der langen Historie in der Oszilloskop Entwicklung. 28

29 Precision Power Scope Besondere Merkmale Synchrone Abtastung aller Kanäle De-Skew zum Ausgleich der Laufzeiten externer Sensoren Kalibrierte Messwerte nicht nur für die Spannungen, sondern auch für Ströme und Leistungen. Hohe Bandbreite für die Erfassung steilflankiger Impulse 29

30 Precision Power Scope Besondere Merkmale Skew: Jeder Spannungs- oder Stromsensor hat eine ungewollte Signallaufzeit, die als Skew bezeichnet wird. Der Skew verursacht Messfehler und muss deshalb mit der De-Skew -Funktion korrigiert werden. 30

31 Precision Power Scope Besondere Funktionen Simultane Leistungsberechnung Leistungsberechnung für jede Periode (Cycle-by-Cycle) 31

32 Precision Power Scope Besondere Funktionen X/Y-Darstellung für Drehzahl-Drehmoment- Diagramme und Phasenanalyse Erfassung von einmaligen oder unregelmäßigen Phänomenen Datenerfassung und Analyse über einen langen Zeitraum 32

33 Precision Power Scope Besondere Funktionen FFT Analyse Simultane Harmonischen-Messung 33

34 Precision Power Scope Besondere Funktionen Klirrfaktor, Telefonfaktor, k-faktor Vektordiagramme 34

35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 35 <Document Number>