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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備

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

  準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(詳細請參見“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。
  為了簡化設計,采用DT213B型數(shù)字變送器
  DT數(shù)字變送器是一種高準確度、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。上位機軟件對數(shù)字信號進行相關(guān)運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)字主機相連,數(shù)字主機通過USB2.0接口與上位機相連。

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)處理在上位機實現(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,可以實時查看變頻器輸出電壓、電流的基波和各次諧波。
  準確的諧波分析主要通過傅里葉變換實現(xiàn),對于基波測量,若精度要求較高時,推薦采用DFT算法。諧波測量由于運算量過大,推薦采用FFT算法。
  DH2000數(shù)字主機可以輸出多種數(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及應用

1、超強運算能力

  高性能的上位機的運算處理能力遠遠超過一般諧波分析儀的嵌入式微處理器。利用上位機超強的運算處理能力,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?;魻栯娏縻Q輸出電流信號較小,使用時應盡量縮短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與被測變頻器無電氣連接,可確保操作安全。

4、應用靈活,擴展性強

  DH2000數(shù)字主機最多可連接6個DT數(shù)字變送器,可實現(xiàn)6個電壓、通道和6個電流通道的同時測量,除了實現(xiàn)變頻器諧波分析儀功能之外,編制不同的上位機軟件,可在同一個硬件平臺上實現(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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