Современное программное обеспечение для анализа данных с осциллографов может помочь инженерам проводить более быстрые и воспроизводимые измерения. Новый осциллограф MSO Series 4 B — один из таких примеров, недавно выпущенный с более мощной процессорной системой, позволяющей ускорить анализ для разработчиков преобразователей мощности по цене, доступной многим профессиональным разработчикам.
Некоторые настольные осциллографы, такие как MSO Series 4 B, могут быть оснащены тремя дифференциальными пробниками напряжения, тремя пробниками тока и программным обеспечением для анализа выходного сигнала промышленных контроллеров двигателей.
Измерение мощности в преобразователях переменного/постоянного тока и постоянного/постоянного тока:
пакеты программного обеспечения для измерения и анализа мощности облегчают измерения в преобразователях переменного/постоянного тока и постоянного/постоянного тока, от входных каскадов до коммутации, контуров управления и выходных каскадов. Одним из таких пакетов является пакет Advanced Power Measurement and Analysis (4-PWR). Программное обеспечение автоматизирует процесс настройки для ключевых измерений мощности, включая измерения входного переменного тока: частоты, среднеквадратичного напряжения и тока, коэффициента амплитуды (напряжения и тока), активной, реактивной и полной мощности, коэффициента мощности и фазы. Измерения потерь при переключении и магнитных потерь помогают инженерам вносить постепенные изменения для достижения незначительных улучшений с использованием новейших широкополосных силовых устройств. Также это позволяет проводить измерения безопасной рабочей области (SoA) коммутирующих устройств непосредственно в цепи. Диаграммы Боде могут использоваться для оценки стабильности контуров управления источником питания. Самый быстрый процессор в новой версии серии 4 B ускоряет вычисления, лежащие в основе этих измерений, обеспечивая более высокую частоту обновления.
Программное обеспечение для измерения и анализа мощности автоматически выполняет расчеты для измерения потерь при переключении в преобразователях мощности. Красная линия представляет собой VDS, а зеленая — ID. Программа настраивает оранжевую линию, которая отображает потери мощности во время переключения.
Измерения способствуют переходу к широкополосным устройствам.
Переход от кремниевых к переключающим устройствам на основе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN) оказал еще большее давление на измерительные системы. Для этих устройств точная оценка переключения требует гораздо более широкой полосы пропускания измерений для обеспечения более быстрого времени отклика. До недавнего времени измерения переключения на высокочастотной стороне полумостовых переключающих каскадов были практически невозможны. Любые измерения относительно переключающего узла подвергались искажениям из-за высоких синфазных сигналов напряжения, влияющих на дифференциальный сигнал. Относительно новый класс зондов использует оптическую изоляцию для достижения подавления синфазного сигнала на уровне 80 дБ на частоте 1 ГГц и выше на более низких частотах. Серия MSO 4 B совместима с оптически изолированными зондами IsoVu и, следовательно, способна измерять сигналы переключения со скоростью 100 В/нс или быстрее.
Также доступно специальное программное обеспечение для анализа двухимпульсных испытаний, которое поможет разработчикам перейти к широкополосной технологии переключения. Вычислительная мощность прибора используется для автоматизации конфигураций, измерений и вычислений, которые помогают разработчикам измерять параметры переключения и сопротивления в открытом состоянии, имеющие решающее значение для поддержки проектирования силовых устройств, временных характеристик и характеристик обратного восстановления диодов.
Двухимпульсные тесты обычно используются для оценки характеристик полевых транзисторов и IGBT в схемах в условиях, приближенных к работе на полной мощности или превышающих ее.
Анализ трехфазных систем управления мощностью и контроллеры двигателей:
разработчики контроллеров и инверторов сталкиваются со схожими проблемами. Большинство современных систем управления двигателями используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления частотой, а следовательно, и скоростью двигателя. Широтно-импульсная модуляция затрудняет стабильные измерения этих сигналов. Ручное определение правильной комбинации фильтров и триггеров для получения стабильных форм сигналов является сложной задачей, но это необходимо для получения стабильных измерений.
Часто они имеют трехфазные выходы, что может усложнить соединения и конфигурации. Конфигурация проводки определяет расчеты, используемые в анализе мощности, поэтому важно понимать и выбирать правильную конфигурацию проводки для получения ожидаемых результатов. Эти конфигурации применяются как к входам, так и к выходам контроллеров двигателей. Неправильное зондирование системы управления двигателем и плохая целостность соединений являются распространенными причинами ошибок при выполнении измерений контроллера двигателя.
Помимо измерения выходного сигнала контроллера, измерения также важны для оценки производительности входных каскадов контроллера, таких как гармоники, мощность и коэффициент мощности. Хотя экспорт необработанных сигналов в электронные таблицы или другие программы анализа возможен, этот процесс занимает много времени и требует тщательных вычислений.
По этим причинам для качественного отображения системы управления двигателем с помощью осциллографа необходима тщательная настройка, стабильные сигналы и надежные алгоритмы измерения, предоставляемые специализированным программным обеспечением. Улучшенные характеристики серии 4B делают ее идеальной для трехфазных измерений в системах электропитания и системах управления двигателями, которые ранее были возможны только на высококлассных осциллографах.
Программное обеспечение для трехфазного анализа может помочь получить стабильные измерения на ШИМ-выходах контроллеров двигателей. Фазовая диаграмма быстро отображает относительную фазу и величину трех напряжений и токов.
Использование 6 каналов для измерения трехфазных систем:
Выходной сигнал контроллеров двигателей и инверторов обычно представляет собой трехпроводную систему, то есть в ней отсутствует нейтральный проводник или система сбалансирована и отсутствует ток в нейтрали. Мощность в таких системах можно точно измерить, используя всего 2 канала напряжения и 2 канала тока на осциллографе, применяя «метод двух ваттметров». Для этого требуется два канала напряжения и два канала тока, причем каналы напряжения соединены фазно, а одна фаза выступает в качестве опорной. Это можно сделать с помощью 4-канального осциллографа.
Однако входы промышленного частотно-регулируемого привода (ЧРП) чаще используют четырехпроводную систему с нейтральным проводником. В этом случае необходимо использовать три ваттметра. Конфигурация с тремя ваттметрами требует шести каналов осциллографа: трех для напряжения и трех для тока. Хотя многие осциллографы предлагают 8 входных каналов, MSO Series 4 B — один из немногих профессиональных осциллографов, доступных с 6 аналоговыми входами.
Мы выводим автоматизацию тестирования на новый уровень.
Как и все приборы Tektronix, осциллограф серии MSO 4 B оснащен стандартными интерфейсами команд и коммуникационными шинами, такими как USB и Ethernet. Он также включает высокоскоростные API, инструменты и программное обеспечение для оптимизации времени разработки тестов и повышения производительности их выполнения. Для упрощения управления прибором Tektronix предоставляет доступ к собственным драйверам прибора, которые преобразуют команды прибора в привычные конструкции на выбранном языке программирования. Пользователи могут выбрать Python, LabVIEW®, CVI, MATLAB, C, C#, .NET или практически любой другой язык и получить доступ к бесплатным учебным пособиям, скриптам, примерам и видеороликам, а также узнать больше, используя наши справочные руководства по программированию.
В заключение
, инструменты для измерения параметров преобразователей мощности, двухимпульсного тестирования, прецизионные пробники и трехфазные измерения помогают разработчикам получать быстрые и воспроизводимые результаты измерений и быстрее выводить свои проекты на рынок. Повышенная вычислительная мощность профессиональных осциллографов, таких как MSO Series 4 B, обеспечивает инженерам возможности, сопоставимые с высокопроизводительными осциллографами, что еще больше ускоряет процесс проектирования и упрощает использование.
Об авторе:
Андреа Винчи — старший менеджер по техническому маркетингу в компании Tektronix. Он имеет степень магистра электроники Падуанского университета. До прихода в маркетинг он работал разработчиком радиочастотных решений, менеджером по тестированию, инженером по применению, а позже — в сфере продаж в качестве специалиста по развитию бизнеса в регионе EMEA. Его опыт включает разработку тестовых решений для полупроводников, силовой электроники и систем хранения энергии.
