Leistungselektronik-Messung & DAQ-System
PE-DAQ
Anwendungen
✓ 3-Phasen-Netzqualitäts- und Oberschwingungsanalyse
✓ Leistungselektronik Hardware-Überwachung
✓ Störungsbedingungen Verhaltensanalyse
✓ Analyse des Einschwingverhaltens
✓ Überwachung der Stabilität des Kontrollsystems
Eigenschaften
✓ 3 Spannungs- und 3 Stromkanäle mit galvanischer Isolierung
✓ Softwarebasiertes Oszilloskop, Power Analyzer & Rekorder
✓ Bis zu ±1000V & ±100A Messbereich
✓ 100kHz Spannung & 200kHz Strom Analogbandbreite
✓ Simultane Abtastung mit 125 ksps, 16-bit Auflösung
✓ BNC-Ausgänge zu Oszilloskop, dSPACE & Opal-RT
✓ Wählbarer 3V/5V Ausgang für FPGA & DSP
Das komplette Leistungselektronik-Messsystem
PE-DAQ ist ein Mess- und Datenerfassungssystem für die Leistungselektronik, bestehend aus einem galvanisch getrennten Spannungs- und Stromsensormodul (USM-3IV) mit jeweils 3 Kanälen für Spannungs- und Strommessungen und einem USB-DAQ (intelliSENS DAQ) zur Erfassung von Messdaten für die Analyse auf einem PC mit der intelliSENS Anwendungssoftware. Merkmale wie galvanische Isolierung, hohe Störfestigkeit und universelle Anschlussmöglichkeiten sorgen für Sicherheit, Genauigkeit und Flexibilität, während softwaregestützte Funktionen wie ein emuliertes 16-Bit-Oszilloskop, 3-Phasen-Netzqualitätsanalyse, Oberschwingungsanalyse, Datenprotokollierung und gemeinsame Nutzung es zu einer umfassenden Messlösung für jedes Leistungselektroniklabor machen.
Günstige Alternative zu:
Spannungs- und Stromsonden
Das PE-DAQ-System ermöglicht die isolierte Messung von 3 Spannungs- und 3 Stromkanälen mit gleichzeitigem Anschluss an externe Oszilloskope und ersetzt damit 6 herkömmliche Spannungs- und Stromsonden.
Oszilloskop
Die PE-DAQ intelliSENS-Software umfasst ein Oszilloskop mit einer Vielzahl von Messungen, mathematischen Funktionen und FFT, die im Vergleich zu Oszilloskopen eine höhere Genauigkeit mit 16-Bit-Auflösung bieten.
Power Analyzer
Die Funktionalitäten des Power Analyzers werden von der intelliSENS Software unterstützt, einschließlich Leistungsfaktor (PF), Gesamtharmonische Verzerrung (THD) und andere Leistungsmessungen für ein- und dreiphasige Systeme.
Blockflöte
Die Rekorderfunktionalität kann mit der intelliSENS Software erreicht werden. Darüber hinaus enthalten die aufgezeichneten Dateien vollständige Analysefunktionen, die eine weitere Analyse durch Kollegen und Mitarbeiter ermöglichen.
Gleichzeitige Verbindung zu Oszilloskop und Steuerungen
Da das USM-3IV mit mehreren unipolaren und bipolaren Ausgangsanschlüssen ausgestattet ist, kann das PE-DAQ-System gleichzeitig an Steuerungen und Geräte zur Rückmeldung und Überwachung wie Oszilloskope und Echtzeitsimulatoren angeschlossen werden, so dass die Flexibilität der Nutzung zusammen mit den fortschrittlichen Analysefunktionen der Anwendungssoftware erhalten bleibt. Die folgenden Anschlussmöglichkeiten sind verfügbar:
Gleichzeitige Verbindungsoptionen
| Ausrüstung | Ausgabe | Anschluss |
|---|---|---|
| Oszilloskope | Bipolar ±10V | BNC |
| Echtzeit-Simulatoren (dSPACE, Typhoon HIL, Opal-RT, usw.) | Bipolar ±10V | BNC |
| DSP-Steuerungen, FPGAs, Mikrocontroller | Unipolar 3V/5V | IDC (16-polig) |
| Laptop/PC (USB über intelliSENS DAQ) | Bipolar ±10V | IDC (16-polig) |
Oszilloskop und schnelle Fourier-Transformation (FFT) Spektralanalyse
IntelliSENS verfügt über vollwertige Oszilloskop-Funktionen, einschließlich einer breiten Palette von Messungen. Darüber hinaus können fortschrittliche mathematische Gleichungen zur Wellenform hinzugefügt werden, um mehr Vielseitigkeit zu bieten. Die einstellbare Trigger- und Flüssigkeitssteuerung macht die Verwendung des intelliSENS-Oszilloskops außerdem wesentlich benutzerfreundlicher als herkömmliche Oszilloskope.
Die intelliSENS Software kann auch eine FFT-Analyse der Eingangssignale durchführen, eine Funktion, die nur in High-End-Oszilloskopen und Spektrumanalysatoren verfügbar ist. Dadurch wird das Gerät auch für Studenten und Forscher mit geringem Budget zugänglich. Darüber hinaus bietet ein Dynamikbereich von 96 dB, der weit über den üblichen 48 dB herkömmlicher Digital-Speicher-Oszilloskope (DSOs) mit FFT liegt, eine robuste und genaue Darstellung verschiedener Oberwellen im Frequenzbereich.
Fortgeschrittene Energiequalitäts- und Oberschwingungsanalyse
Entwickler von Leistungselektronik müssen bei der Entwicklung von Umrichtern und Wechselrichtern Normen für Parameter wie Leistungsfaktor (PF) und Gesamtoberschwingungsverzerrung (THD) einhalten. Diese Messungen können nur mit Leistungsanalysatoren durchgeführt werden, die sehr teuer sind. Die intelliSENS Software kann alle diese Messungen durchführen und zeigt sie in einem Format an, das dem von Leistungsanalysatoren ähnelt, so dass die Netzqualitäts- und Oberschwingungsanalyse für Studenten und Forscher gleichermaßen verfügbar ist.
Aufzeichnung von Versuchsdaten unter Beibehaltung vollständiger Analysefunktionen
Der Hauptvorteil der intelliSENS Software ist die Möglichkeit, experimentelle Daten aufzuzeichnen und diese interaktiven Aufzeichnungen mit weit entfernten Kollegen und Kolleginnen zu teilen, was die Teamarbeit erheblich verbessert. Darüber hinaus gibt es keine Begrenzung, wie lange die Echtzeitdaten aufgezeichnet werden können, und die Anwendungssoftware ist völlig kostenlos. Damit wird ein neuer Weg für die Messung und den Austausch von Daten zwischen Studenten und Forschern auf dem Gebiet der Leistungselektronik eingeführt.
Die aufgezeichneten Datendateien behalten ihre vollständige Analysefähigkeit bei. Mit anderen Worten: Wenn eine gespeicherte Datei angezeigt wird, können alle Informationen aus der Echtzeitanalyse erneut extrahiert werden, und es können weitere Analysen an denselben Daten vorgenommen werden, die zuvor möglicherweise noch nicht durchgeführt wurden. Dies ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen Teammitgliedern aus verschiedenen Ländern und Institutionen.
Vergleich
* Anmerkung 1: Als Schreibermodell wird der Yokogawa DL850E Scopecorder mit 16 schnellen 16-Bit-Analogkanälen angenommen. Die Anzahl der Kanäle ist gleichmäßig zwischen Spannungs- und Strommessungen aufgeteilt.
** Hinweis 2: Der Vergleichsrekorder kann gleichzeitig 16 Kanäle mit 100 ksps und 8 Kanäle mit 200 ksps aufzeichnen.
*** Hinweis 3: Die Auflösung des Oszilloskops ist je nach Oszilloskopmodell und Leistung unterschiedlich, die Genauigkeit der Messungen hängt direkt von der Auflösung des verwendeten Oszilloskops ab.
Anwendungen und Beschränkungen
Die Spezifikationen des PE-DAQ-Systems sind zwar weniger überzeugend als die einiger in der Vergleichstabelle aufgeführter Geräte, aber der Preisunterschied macht es unglaublich kosteneffizient und zugänglich, da die meisten Experimente in einem Leistungselektroniklabor durchgeführt werden können, wie in der Anwendungstabelle erwähnt. Aufgrund seiner vergleichsweise geringen Frequenzbandbreite sind jedoch bestimmte Anwendungen wie die Überprüfung des PWM-Ausgangs von Wechselrichtern oder die Überprüfung der Anstiegs- und Abfallzeit eines Halbleiterschalters nicht möglich. Für diese Messungen sind Tastköpfe mit hoher Bandbreite zusammen mit Oszilloskopen mit hoher Bandbreite erforderlich.
| Anmeldung | PE-DAQ | Standardausrüstung |
|---|---|---|
| 3-Phasen-Motorstromüberwachung | ✔ | ✔ |
| Messung des Umwandlungswirkungsgrads | ✔ | ✔ |
| Analyse von Stromqualität und Oberschwingungen | ✔ | ✔ |
| Anstiegs-/Abfallzeit der Stromversorgung prüfen | ✔ | ✔ |
| Ausgangsspannungsverhalten | ✔ | ✔ |
| Ausgang PWM vom Wechselrichter prüfen | ✘ | ✔ |
| IGBT/SiC-Schalter Anstiegs-/Abfallzeit | ✘ | ✔ |
Anwendungsbeispiele
Analyse des Fehlerzustandsverhaltens, des Lastübergangsverhaltens und der Stabilität des Regelsystems
Forscher im Bereich der Leistungselektronik müssen Ereignisse überwachen und analysieren, z. B. das Verhalten von Fehlerzuständen, das Einschwingverhalten von Lasten und die Stabilität von Regelsystemen. Diese Ereignisse sind mit Oszilloskopen schwer zu überwachen, während Schreiber aufgrund ihrer hohen Kosten nicht zugänglich sind. Der intelliSENS DAQ bietet eine kostengünstige Lösung für Forscher und F&E-Ingenieure, um diese Ereignisse zu überwachen, zu analysieren und für spätere Zwecke aufzuzeichnen.
Synchronisierung mit Differenzialspannungs- und -stromsonden von Drittanbietern über intelliSENS Bridge
intelliSENS Bridge ist eine Schnittstelle zwischen Differenzspannungs- und -stromsonden von Drittanbietern und der intelliSENS Software, die zusammen mit den von intelliSENS DAQ erhaltenen Messungen angezeigt werden können, so dass der Benutzer flexibel verfügbare Sonden verwenden und auf die leistungsstarken Funktionen der intelliSENS Software zugreifen kann.
Spezifikationen
| Parameter | Spannung | Aktuell |
|---|---|---|
| Anzahl von Kanälen | 3 | 3 |
| Bereich | ±100/±1000 V | ±100 A |
| Analoge Bandbreite | DC-100 kHz | DC-200 kHz |
| Analog-Genauigkeit | 1 % | 1 % |
| Analoger Offset | 50 mV | 25 mV |
| Analoge Anstiegszeit | 3,5 μs | 1,75 μs |
| Abtastrate | 125 ksps, Gleichzeitige Abtastung | |
| Auflösung | 16-Bit | |
| Konnektivität | USB 2.0 HS (Kompatibel mit USB 1.1) | |
| Betriebssystem | Windows 7, 8, 8.1, 10 | |
| Software-Unterstützung | Kostenlose intelliSENS Software |
* Anmerkung 1: Alle Angaben beziehen sich auf eine Umgebungstemperatur von 25°C, sofern nicht anders angegeben.
