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自制變頻器諧波檢測儀

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  • 發(fā)布時間:2013/10/20 15:09:36
  • 作者:AnyWay中國

一、變頻器諧波檢測儀的硬件準(zhǔn)備

  變頻器諧波檢測儀可以實(shí)現(xiàn)變頻器輸入輸出電壓、電流信號的諧波檢測。

  準(zhǔn)確采集變頻器輸入輸出的電壓、電流信號,是高性能變頻器諧波檢測儀首要環(huán)節(jié)。

  準(zhǔn)確采集主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

  1、電壓、電流傳感器具有足夠的帶寬,確保信號在傳感過程中不失真;

  2、信號調(diào)理電路具有足夠的帶寬,確保信號在調(diào)理過程中不失真;

  3、傳感器和調(diào)理電路精度足夠高,包括:零點(diǎn)漂移小,噪聲小,共模抑制比高等等;

  4、帶寬2倍以上的采樣頻率下高精度采樣(AD轉(zhuǎn)換)。

  根據(jù)變頻器輸入輸出諧波的特點(diǎn)(詳細(xì)請參見“適用變頻器輸入輸出諧波檢測的諧波分析儀”),確定變頻器諧波檢測儀的電壓通帶帶寬為100kHz,電流通道帶寬為30kHz。
  為了簡化設(shè)計(jì),采用DT213B型數(shù)字變送器。
  DT數(shù)字變送器是一種高準(zhǔn)確度、寬量程、寬頻帶的雙通道電壓、電流數(shù)字變送器。

  DT數(shù)字變送器將輸入的電壓和電流信號在變送器內(nèi)部進(jìn)行信號調(diào)理和高速采樣,輸出數(shù)字量通過光纖傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)軟件對數(shù)字信號進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算處理后可提取被測信號的有效值、基波、諧波、頻率等各種特征值,還可通過對兩個通道的相關(guān)運(yùn)算得到有功功率、無功功率、視在功率及各次諧波功率等電參量。

  DT213B數(shù)字變送器的主要技術(shù)指標(biāo)如下:

  電壓量程:1280V、640V、320V、160V、80V、40V、20V、10V共八個量程,采用自動無縫量程轉(zhuǎn)換技術(shù),可實(shí)現(xiàn)5V~1280V電壓的等精度測量;

  電流量程:1.28A、640mA、320mA、160mA、80mA、40mA、20mA、10mA共八個量程,采用自動無縫量程轉(zhuǎn)換技術(shù),可實(shí)現(xiàn)4mA~1.28A電流的等精度測量;

  電壓、電流測量精度:0.1%讀數(shù)(5V~1280V、4mA~1.28A);

  采樣頻率:250kHz。

  DT213數(shù)字變送器可直接測量690V及以下變頻器輸入輸出電壓諧波。

  電流測量傳感器推薦采用霍爾電流鉗,電流鉗的二次輸出電流在4mA~1.28A范圍之內(nèi)均可。目前高精度的霍爾電流鉗精度可達(dá)0.2級。

變頻器諧波檢測儀

圖1 變頻器諧波檢測儀

  DT213數(shù)字變送器輸出為數(shù)字量信號,通過光纖與DH2000數(shù)字主機(jī)相連,數(shù)字主機(jī)通過USB2.0接口與上位機(jī)相連。

二、變頻器諧波檢測儀的軟件編制

  變頻器諧波檢測儀的數(shù)據(jù)處理在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)。
  變頻器諧波檢測儀的數(shù)據(jù)處理主要是數(shù)字濾波和傅里葉變換。
  選擇數(shù)字濾波器的類型和特征頻率,可以實(shí)時查看變頻器輸出電壓、電流的基波和各次諧波。
  準(zhǔn)確的諧波分析主要通過傅里葉變換實(shí)現(xiàn),對于基波測量,若精度要求較高時,推薦采用DFT算法。諧波測量由于運(yùn)算量過大,推薦采用FFT算法。
  DH2000數(shù)字主機(jī)可以輸出多種數(shù)據(jù)格式,可以兼容Matlab、LabViEW等軟件所需的常用數(shù)據(jù)格式。
  用戶可以自行采用Matlab、LabView等編制變頻器諧波分析儀所需軟件,也可采購湖南銀河電氣有限公司的DH2000數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相關(guān)軟件子模塊。
變頻器諧波檢測儀Matlab截圖

圖2 變頻器諧波檢測儀Matlab截圖

三、變頻器諧波檢測儀的特點(diǎn)及應(yīng)用

1、超強(qiáng)運(yùn)算能力

  高性能的上位機(jī)的運(yùn)算處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般諧波分析儀的嵌入式微處理器。利用上位機(jī)超強(qiáng)的運(yùn)算處理能力,變頻器諧波檢測儀可以根據(jù)需要分析100kHz帶寬內(nèi)的任意次諧波,例如:當(dāng)變頻器基波頻率為0.1Hz,載波頻率為2kHz時,為了分析6倍開關(guān)頻率范圍內(nèi)的諧波,最高諧波次數(shù)達(dá)120,000次,一般的諧波分析儀是無法滿足這樣的需要的。

2、便攜式分體結(jié)構(gòu),方便攜帶

  DT213數(shù)字變送器及電流鉗均為小體積便攜式,上位機(jī)可以采用便攜式的筆記本電腦。

3、良好的電磁兼容性和操作安全性

  變頻器諧波檢測儀的測量前端與上位機(jī)之間采用光纖傳輸,不受電磁干擾的影響。

  注:DT213數(shù)字變送器直接接受1280V的高電壓信號,電壓通道一般不易受干擾。霍爾電流鉗輸出電流信號較小,使用時應(yīng)盡量縮短DT213數(shù)字變送器與電流鉗之間的連接線。

  變頻器諧波檢測儀的操作上位機(jī)與被測變頻器無電氣連接,可確保操作安全。

4、應(yīng)用靈活,擴(kuò)展性強(qiáng)

  DH2000數(shù)字主機(jī)最多可連接6個DT數(shù)字變送器,可實(shí)現(xiàn)6個電壓、通道和6個電流通道的同時測量,除了實(shí)現(xiàn)變頻器諧波分析儀功能之外,編制不同的上位機(jī)軟件,可在同一個硬件平臺上實(shí)現(xiàn):變頻功率分析儀、無紙記錄儀、雙通道示波器、電能質(zhì)量分析儀等。



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