HDO8000. Messungen an Motoren und Power Conversion Applikationen mit hochauflösenden 8 Kanal-Oszilloskopen

January 16, 2018 | Author: Benedikt Hofmeister | Category: N/A
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1 HDO8000 Messungen an Motoren und Power Conversion Applikationen mit hochauflösenden 8 Kanal-Oszilloskopen2 DSO in...

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HDO8000 Messungen an Motoren und Power Conversion Applikationen mit hochauflösenden 8 Kanal-Oszilloskopen

DSO in Power Conversion und Motor Drive Applikationen?  Beide Applikationen sind getrieben von der Steigerung der Effizienz sowie einer immer komplexeren Ansteuerung der notwendigen Leistungselektronik.  Zur Entwicklung und Analyse dieser Ansteuerung sind die bisher auf dem Markt verfügbaren DSOs nicht optimal  Diese Applikationen benötigen einen sehr großen Dynamikumfang, der mit den in dem meisten DSO verbauten 8 Bit AD/Wandler nicht realisiert werden kann  Diese Applikationen benötigen mehr als 4 Messkanäle

Company Confidential

10/22/2014

2

Motor Drive Applikationen sind komplex es gibt kein Messgerät, das alle Applikation abdeckt



Leistungs Messungen   



Motor Integration    



“Line” Eingang PWM Ausgang Effizienz Torque Speed Position Power

Embedded Control Debug     

Analog Digital Serial Data Control Loop PWM

Meist sehr niederfrequente Signale (1-5 MHz) Aber für eine Fehlersuche kann es sehr hilfreich sein, diese Signale in Korrelation mit anderen (schnellen) Signalen) zu betrachten

Teledyne LeCroy GmbH

10/2/14

3

Motor Drive Applikationen sind komplex es gibt kein Messgerät, das alle Applikation abdeckt



Power Section Measurements   



Motor Integration    



Line input PWM output Efficiencies

Drehmoment Geschwindigkeit Position Power

Sehr niederfrequente Signale (kHz) Wünschenswert ist eine einfache Integration in das gesammte MessSystem Motor (mechanisch) Leistung = Drehmoment x Geschwindigkeit

Debug     

Analog Digital Serial Data Control Loop PWM Teledyne LeCroy GmbH

10/2/14

4

Motor Drive Applikationen sind komplex es gibt kein Messgerät, das alle Applikation abdeckt 

Power Section Measurements   



Typischer Weise ist ein Oszilloskop mit Mixed Signal Option die besste Lösung

Motor Integration    



Line input PWM output Efficiencies

Hohe Signalfrequenzen (>100 MHz)

Torque Speed Position Power

Embedded Embedded Control     

Analog Digital Serial Data Control Loop PWM

Teledyne LeCroy GmbH

10/2/14

5

Motor Drive Applikationen sind komplex es gibt kein Messgerät, das alle Applikation abdeckt



Leistungs Messungen   



Motor Integration    



“Line” Eingang PWM Ausgang Effizienz Drehmoment Geschwindigkeit Position Power

Embedded Control     

Analog Digital Serial Data Control Loop PWM

Teledyne LeCroy GmbH

10/2/14

6

Power Analysatoren



Spezialisiert auf Leistungsmessung  “Black-box”  Zahlen und Tabellen



Wenig Möglichkeiten Signale darzustellen  Kurze Speicher  Geringe Abtastrate  Geringe analoge Bandbreite



Wenig Tools für die Fehlersuche

Teledyne LeCroy GmbH

10/2/14

7

4ch, 8-bit Mixed Signal Oszilloskop



Universell einsetzbar  IGBT / MOSFET





Analyse Fehlersuche

Gute Signaldarstellung  Lange Speicher  Hohe Abtastrate  Hohe analoge Bandbreite



Für viele Messungen zu wenig Dynamik



Nur 4 Kanäle Teledyne LeCroy GmbH

10/2/14

8

Auflösung 

Typischer Weise arbeiten DSO‘s mit 8bit A/D-Wandler

ADC Auflösung

Anzahl der Amplitudenstufen

Dynamik Bereich



8bit A/D-Wandler können Signale mit max. 256 diskreten Amplitudenstufen auflösen

8

256

48 dB

12

4096

72 dB



Für Power Applikationen sind 8bit zu ungenau

Beispiel für ein 100V-Signal  8 Bit mit 256 Stufen 391 mV Auflösung  12 Bit mit 4'096 Stufen 2.4 mV Auflösung

Quantization Error

Teledyne LeCroy GmbH

10/22/2014

9

Größere Messdynamik mit 12bit DSOs 8-Bit

12-Bit HDO

Teledyne LeCroy GmbH

12bit HDO-Oszilloskope im Vergleich mit 8bit DSO Hier ist der Lehrlaufstrom (~ 500 mA) sehr klein im Vergleich zu dem Überlaststrom (~ 6.25Apk). Der Oszilloskop Bereich muss auf den zu erwartenden Spitzenstrom zzgl. Reserve eingestellt werden. Die HD4096-Technologie macht es möglich, einen vertikale Zoom von 25x durchführen und so dass Lehrlaufstromverhalten sichtbar zu machen

HD4096 12-bit Oszilloskope

Eine 8-bit (1/256) Quantisierungsstufe = (2.5A/div * 8 div)/256 = 78mA

Eine 12-bit (1/4096) Quantisierungsstufe = (2.5A/div * 8 div)/4096 = 5mA Beachten Sie die Nützlichkeit des vertikal Zoom in 12-Bit-Signalen. 8-bit Oszilloskope

Teledyne LeCroy GmbH

8Ch, 12-bit Mixed Signal Oszilloskop (HDO8000) Mehr Kanäle – mehr Analysemöglichkeiten .



12-bit Auflösung



8 Eingangskanäle  3-phase Analyse  Fehlersuche



Gute Signaldarstellung  Lange Speicher  Hohe Abtastrate  Hohe analoge Bandbreite



Mixed Signal Fähigkeit Teledyne LeCroy GmbH

10/2/14

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Anforderungen an die analoge Bandbreite des DSO 

IGBT/MOSFET Charakterisierung 





Aktuelle Silicon (Si) Halbleiter haben eine Anstiegszeit von~30 ns  ~100 MHz Bandbreite notwendig Nächste Generation von Silicon-Carbide (SiC) oder Gallium-Nitride (GaN) werden schneller sein  1ns Anstiegszeit  ~500 MHz bis 1 GHz Bandbreite

Embedded Microprozessor Geschwindigkeit bis zu 400 MHz  

z. B. für Vector FOC Controls Bis zu 1 GHz DSO Bandbreite notwendig

Teledyne LeCroy GmbH

10/2/14

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Power Analysator Fähigkeiten   



2 & 3 Wattmeter Methode Stern / Dreieckschaltung mit Umrechnung von L-L zu L-N Meanwert für Wirk-, Schein-, Blindleistung, Power Faktor, φ über alle erfassten Zyklen Genauigkeit
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