Переходим до практики (ЧАСТЬ 2)

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest(R) с номенклатурой источников питания постоянного тока, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого Раздела

Вычисление общих потерь в нескольких циклах переключения

Схемы с циклическими изменениями, такие как источники питания переменного тока и инверторы двигателей, должны измерять общие потери одного цикла источников питания переменного тока и одного оборота двигателя, чтобы найти корреляцию со значениями измерений измерителя мощности. Для этого используйте измеренное значение каждой формы сигнала памяти истории для расчета статистики формы сигнала потери переключения за несколько циклов и общих потерь переключения.

Рисунок 10 – Пример вычисления статистики потерь при выключении за несколько циклов (историческая статистика)

Макс: Макс. потеря Мин: Мин. потеря Среднее: Средн. Потеря Кнт: количество циклов

Рисунок 11 – Пример отображения тенденции убытков для каждого цикла (DLM2000)

Как было сказано ранее, оператор Wp используется для поиска параметров для потерь переключения (1 и 2).

Wp : Сумма плюс/минус электрической энергии

Wp+ : Сумма плюс электрической энергии

Wp- : Сумма минус электрической энергии

Abs.Wp : Сумма абсолютного значения Wp+ и Wp-

Рисунок 10 показывает, что, поместив курсоры диапазона в диапазон, соответствующий T3 и T4 на рисунке 6 (см. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ (ЧАСТЬ 1)), требуемые потери (в данном случае потери выключения) могут быть измерены автоматически.

На рисунке 10 (пример DL9000) формы волн частей выключения 60 циклов переключения записываются в память истории и накладываются на экран. С помощью функции статистики истории (Statistics) можно найти статистические расчеты этих данных, таких как максимальные, минимальные и средние потери. С помощью этой статистики можно определить общие потери всех захваченных циклов. Общие потери каждого включения и выключения можно рассчитать, зафиксировав формы волн при различных условиях срабатывания. Из приведенной выше статистики истории общие потери выключения рассчитываются следующим образом: Общие потери (средние потери x количество циклов) = Среднее x Cnt

В приведенном выше примере

Общие потери (выключения) = 1,59 [нВт·ч] x 60 = 95,4 [нВт·ч]

Вычисление общих потерь используется для проверки того, нет ли аномального повышения температуры перехода коммутационного устройства, когда оно находится в переходном состоянии во время запуска.

Вычисление общих потерь за цикл

Общие потери мощности на любом заданном цикле (потери, соответствующие T1 – T5 на рисунке 5) можно автоматически вычислить, просто выбрав оператор параметра P. Произвольная форма сигнала цикла, используемая для вычисления, указывается с помощью курсоров диапазона, которые определяют область вычисления для функции «статистика по параметру области вычисления». DLM2000/DL9000 автоматически идентифицирует и извлекает один цикл в этой области, вычисляет параметр P (общие потери), как показано ниже, и отображает результат. Переменная T в выражении ниже — это время одного цикла, которое DLM2000/DL9000 может автоматически определить. Пример на рисунке 12, вычисление дало результат 12,3576 Вт (абсолютное значение).

Рисунок 12 – Вычисление общих потерь за цикл.

Как и на рисунке 13, один цикл (время «T») автоматически определяется из точки, где мезиальная и вольтовая формы волны меняются местами в пределах указанного курсора диапазона.

Рассчитайте общие (средние) потери одного цикла

Рисунок 13 – Пример полной потери одного цикла. (DLM2000)

Рисунок 14 – Определение одного цикла

 Коррекция ошибок при потере проводимости

Динамический диапазон напряжения, приложенного к переключающему устройству, широк; он может составлять несколько сотен мВ при непрерывном напряжении (при включении) по сравнению с несколькими сотнями В при выключении. Их невозможно точно измерить с помощью всего лишь одной формы сигнала, полученной на обычном цифровом осциллографе с разрешением 8 бит. Чтобы исправить ошибки измерения из-за отсутствия динамического диапазона (рисунок 15, ошибка напряжения и тока), DML2000/DL9000 может вычислять ошибки, вводя фиксированное значение, когда проводимость включена и выключена [сопротивление RDS (on) устройства во включенном состоянии или насыщенное напряжение между коллектором/эмиттером Vce (sat)]. Корректировки вносятся путем ввода нуля в ток, когда проводимость выключена.

Рисунок 15 – Ошибки измерения напряжения и тока из-за недостаточного динамического диапазона осциллографа.

Метод анализа по спецификации устройства (коррекция ошибок)

1) Включите режим цикла

2) Выберите тип устройства. Введите RDS (on) для MOSFET и Vce (sat) для BJT/IGBT

3) Установите уровень проводимости

4) Выберите элемент анализа (Wp, P и т. д.)

При установке уровня напряжения и тока автоматически подтверждается включение и выключение проводимости. Выберите тип устройства для проводящей области и введите RDS (on) для MOSFET и Vce (sat) для BJT/IGBT, чтобы автоматически рассчитать потери проводимости. Результаты отражаются во время вычисления потерь (Wp). Текущее значение корректируется до нуля, поскольку ток логически равен нулю в состоянии ВЫКЛ. На рисунке 15 показано, когда нет коррекции ошибок, а на рисунке 16 показано, когда есть коррекция ошибок.

Рисунок 16 - Коррекция ошибок измерения напряжения и тока при вычислении потерь проводимости.

Рисунок 17 - Графическое меню настроек для коррекции ошибок в DLM2000.

Элементы настройки для исправлений в DLM2000 легко читаются, поскольку они имеют графическое меню, как показано на рисунке 17.

Автоматическая настройка зоны вычисления потерь при переключении

Вибрация вызвана индуктивностью проводки (нагрузка L), которая проявляется как звон и т. п. на формах сигналов в зоне переключения. Это необходимо оценить, отделив его от реальных потерь. Серия DL9000 может автоматически настраивать рабочую зону переключения (зону вычисления потерь при включении или выключении), которая подлежит анализу.

Рисунок 18 - Определение зоны переключения операций.

Кроме того, легко рассчитать потери включения или выключения, объединив их с поиском зоны переключения (Ton/Toff).

Метод анализа путем указания зоны переключения

1) Укажите 100% и 0% напряжения и тока с помощью курсора

2) Установите стандартный уровень V и I (Vref% и Iref%), который определяет зону переключения.

3) Автоматически определите зону переключения из содержимого настроек в 1) и 2) и переместите курсор зоны

4) Автоматически вычислить потери (Wp) и отобразить на экране

Рисунок 19 - Пример автоматической настройки диапазона вычислений.

Установите V100% и I100% на уровень без вибрации на измеренной форме волны. Установите опорный уровень, который определяет, какой уровень должен быть измерен для каждого напряжения и тока. Выполняя прыжок диапазона, курсор диапазона перемещается на опорный уровень, установленный на включение или выключение. Потери (Wp) в этой точке автоматически вычисляются. Кроме того, выполняя поиск Ton/Toff, он может искать требуемые условия включения и выключения, чтобы вычислить потери в этой точке.

Отображение тенденций потерь за цикл переключения

Благодаря памяти объемом 6,25 МВт DL9000 может непрерывно получать данные о нескольких циклах напряжения (Vds) и тока (Id) и вычислять потери переключения (Vds x Id) на форме сигнала M1. Используя функцию статистики цикла в DL9000, можно выполнять статистическую обработку вычисленных результатов потерь (параметр: Wp) для каждого цикла в указанном диапазоне.

Кроме того, вы можете просматривать списки и графики тенденций переходов потерь за цикл на DL9000, что делает его полезным для следующих типов приложений.

• Проверьте тенденции чрезмерных изменений за цикл переключения с момента подачи питания до достижения стабильной работы
• Зафиксируйте несколько циклов форм волн при изменении нагрузки, приложенной к коммутационному устройству, и проверьте тенденции общих потерь за цикл

Диапазон вычислений для статистики цикла может быть произвольно назначен с помощью курсоров.

Результаты статистического расчета потерь переключения за цикл (Wp) в данных нескольких циклов (пример: 1,118 циклов)

 
Отображение списка 

Рисунок 20 - Пример автоматической настройки диапазона вычислений.

В примере на рисунке выше (Окно 1) вычисленные потери за цикл для 10+ циклов, отображаемых в области масштабирования, представляют собой тренд, отображаемый во временном ряду. В Окне 2 вычисленные результаты потерь отображаются в списке за цикл. Максимальные и минимальные значения отмечены, что позволяет легко идентифицировать часть цикла для максимальных (или минимальных) потерь, которые могут быть отображены в области масштабирования.

 ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ…

Магазин Gtest® - официальный поставщик источников (блоков) питания постоянного тока в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/bloky-pitaniya