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通過使用交流電源的“實際波形模擬”排除故障

在實驗室再現從現場采集的三相交流電壓波形

我們經常會在現場遇到設備誤動作的故障。導致故障發生的原因包括電源線路的共模噪聲,常規模式噪聲,電源波動等等,作為初始應對措施,首先需要在現場獲取電源線路的波形,邊觀察該波形,邊查找發生誤動作的原因。但是,由于出現故障的現象是間歇式或者是不規則的,因此,往往很難當場找出原因并采取措施。

在這種情況下,就會出現帶回從現場采集的電壓波形數據,通過交流電源產生與之相同的波形,再現設備誤動作。

因此,在這里為您介紹通過本公司的交流電源(PCR-LE系列)再現從現場采集的電源電壓波形的方法。另外,這里為您介紹的是三相交流的案例,而單相,單相三線只是相應的相數減少,基本可以按照相同的方法操作。

1. PCR-LE系列交流發生系統的原理

PCR-LE系列是交流電源,同時也是在設備內部內置了任意波形發生裝置的電源線路模擬器。因此,可以模擬市電系統電源,制作任意的電源波形。

如(圖1)所示,內置的任意波形發生裝置的波形發生系統擁有64個波形數據庫,在各波形數據庫中保存著一個周期用的波形數據。通過選擇該波形數據,按照所設置的頻率反復進行數據/模擬轉換,就可以發生交流電壓。波形數據庫默認使用波形數據庫0(正弦波),發生正弦波的交流電壓。發生任意波形時,可以在其他63個波形數據庫中寫入任意定義的波形(任意波形),通過指定任意的波形數據庫后執行,就可以讓PCR-LE系列發生各種波形。

圖1 PCR-LE波形發生系統

在三相系統中,各相(U,V,W)擁有相同的波形發生系統。因此,在發生任意波形時,需要在各相的波形數據庫中寫入波形。在這里,將從現場采集的電壓波形保存到波形數據庫中,通過PCR-LE系列(交流電源)輸出該波形,從而在PCR-LE系列上再現從現場采集的交流電壓波形。

2. 準備

再現波形時,需要使用如下的設備等。

  • 程序制作與控制軟件 Wavy for PCR-LE(SD011-PCR-LE:菊水電子生產)※1

  • EXCEL(微軟公司)

  • 使用3臺PCR-LE系列(菊水電子生產)的三相系統※2

  • 采集的波形數據(各相電壓的波形)

  • 電腦

※1:SD012-PCR-LE,SD019-PCR-LE,SD020-PCR-LE均可支持
※2:多輸出型PCR-LE2系列也可以支持

3. 采集電壓波形的條件

使用可以用CSV格式保存波形數據的示波器采集和記錄數據。其中,PCR-LE系列的輸出連接采用星型接線方式。線電壓是各相電壓的合成,因此,請務必采集各相電壓的波形。需要注意的是,即使采集了線電壓,也無法再現波形。

此外,通過示波器采集的數據數量必須是1萬點以內。請務必在確認數據記錄長度后采集數據。如果采集數據的記錄長度超過了1萬點,則需要使用其他工具(示波器的實用軟件等),將數據壓縮到1萬點以內。

4. 將現場采集的電壓波形保存到波形數據庫中

按照(圖2)的步驟,將從現場采集的電壓波形保存到波形數據庫中。

圖2 波形數據庫保存步驟

(1)將采集的波形數據轉換成可通過Wavy for PCR-LE讀入的數據

如(圖3)所示,在采集的示波器的CSV數據中包含不需要的信息。使用EXCEL去除這些不需要的數據,如(圖4)所示,只轉換為所需的數據,作為“***.csv”保存。

圖3 采集的波形數據示例,圖4 修改后的數據

(2)使用Wavy for PCR-LE讀入數據,縮放為可以在波形數據庫中保存的任意波形數據

(步驟1)啟動Wavy for PCR-LE。

(步驟2)通過[程序 > 創建編輯任意波形(A)],顯示任意波形的界面。

(步驟3)在任意波形的種類中選擇“任意”。

(步驟4)點擊[讀入]按鈕,指定之前保存的數據(***.csv),進行讀入。

(步驟5)顯示出文本數據轉換界面,指定一個周期所需數據的開始位置,結束位置,點擊[轉換]按鈕。完成后,點擊[返回]按鈕,返回任意波形畫面。通過上述操作,截取一個周期所需的數據,在界面中顯示完成了橫豎縮放調整,可以在波形數據庫中保存的任意波形。

(3)保存創建的任意波形數據

通過點擊任意波形界面上方的保存按鈕,作為“***.arb”文件保存。其中,默認保存目標位置設置為[工具 > 環境設置 ]最下方的“任意波形保存文件夾”,在這里可以修改保存目錄。

(4)將創建的任意波形數據傳輸到PCR-LE波形數據庫

在任意波形界面的波形數據庫選項中指定傳輸目標波形No.(波形數據庫編號),傳輸目標相,點擊傳輸按鈕。如果是三相,則在同一個波形No.(波形數據庫編號)中分別傳輸各相的波形。因此,需要進行三次傳輸(圖5)。傳輸的波形可通過[顯示 > 波形預覽 > 波形示意圖]進行確認。

圖5 任意波形界面

5. 通過PCR-LE系列輸出在波形數據庫中保存的波形

使用交流電源PCR-LE系列再現從現場采集的三相交流電壓波形的系統結構圖如(圖6)所示。

圖6 發生系統

使用實際保存的波形數據庫數據發生目標波形時,選擇Wavy for PCR-LE的[工具 > 直接控制]。在這里指定電壓,頻率等,進行輸出。在直接控制界面上還可以設置相位角,監視各相的電壓,電流,功率等(圖7)。

圖7 直接控制界面

(圖8)所示為依據從現場實際采集的波形數據,通過PCR-LE系列再現波形的示例。這里顯示線電壓。

圖8 實際輸出波形圖

除交流電源PCR-LE系列之外,菊水電子可進行“實際波形模擬”的產品還有高速雙極電源PBZ系列,電子負載裝置PLZ-5W系列等。各種產品的操作步驟相同,采用從采集數據→再現的使用方式。如果您感興趣,本公司可提供出借用演示機,歡迎隨時咨詢本公司營業部門。

TEXT BY
神崎 信夫
解決方案事業推進部 SE課

[主要產品開發業績]
直流穩定電源 PAD-L系列,PMC系列,PAN系列,定制品
交流穩定電源 PCR系列
充放電電源裝置 PFX40W-08,PFX20W-12,定制品
電子負載裝置 PLZ-3W系列
電源控制器DPO2212A,PAK-E2,PIA3200

[銷售實績]
Aeroflex產品銷售

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