Leistungsmessung an einem Frequenzumrichter

[Michael (Gast)]

Hallo zusammen!

Ich hab ein mehr oder minder großes Problem und hoffe, dass mir jmd. 
hier weiterhelfen kann. Ich beschäftige mich zur Zeit im Rahmen einer 
Studienarbeit mit der Messung der Verlustleistung an einem 
Frequenzumrichter. Dieser Frequenzumrichter ist ein sogenannter 
"Matrixumrichter" und wird mit Raumzeigermodulation betrieben. Mein 
Problem ist jetzt folgednes: Ich soll mit Hilfe eines 
Leistungsmessgerätes (Power Analyzer) die Verlustleistung messen, die im 
Umrichter flöten geht, um letztendlich eine Aussage bezüglich des 
Wirkungsgrades des Umrichters machen zu können. Hängen geblieben bin ich 
bei der Frage welche Abtastrate so ein Leistungsmessgerät haben muss um 
einigermaßen die Leistung messen zu können. Wir benutzen keinen 
Ausgangsfilter, die Ausgangssignale für Strom- und Spannung enthalten 
somit allerlei Frequenzen ;-). Habe im Moment 2 Geräte zur Auswahl 
einmal eines mit 3 MS/s und eines mit 40 MS/s wobei letzteres natürlich 
deutlich teurer ist. Ich rätsel jetzt schon eine ganze Weile ob evtl. 
das erste Gerät schon ausreichen würde. Normalerweise geht man ja laut 
Shannon von der doppelten Abtastfrequenz aus allerdings gilt das doch 
nur für Bandbegrenzte Signale, das hab ich ja nun hier nicht 
vorliegen...Auch habe ich in anderen Aritkel gelesen, dass man bei DSO's 
auch gut und gerne die 10fache Abtastrate wählen sollte, damit die 
Signale vernünftig erfasst werden. Was stimmt nenn nun?

Kann mir da vllt. jmd einen Tipp gehen wie ich das Ganze angehen kann?

Viele Grüße!

Michael

[OR (Gast)]

Die Stromrichter haben im allgemeinen eine sehr guten Wirkungsgrad. 
Zusammen mit den doch sehr üblen Strom- und Spannungsformen kommst Du 
über eine Differenzleistungsmessung schlecht weiter.

Ich würde Dir hier die gute alte kalorimetrische Methode empfehlen. Ich 
vermute Den Strumrichter ist Luftgekühlt:
- Bau eine Holzkiste drumrum
- Belüfte die Kiste mit einem Lüfter
- Besorge Dir eine Lüftdüse zum messen des Luftstromes
- Miss die Differenztemperatur

Du kannst natürlich Dir auch den Spaß gönnen, und Die Leistungsmesser 
auspacken. Da Du aber einen Matrixumrichter vor Dir hast, dann 
produziert der auch starke Interharmonische. Dadurch wird Deine 
Integrationszeit sehr groß, und die werte dürften stark wackeln.
Meine Empfehlung: Du brauchst eine Genauigkeit <1% von der 
Gesamtmesskette und eine Abtastfrequenz Deiner Leistungsmesser von 
>100xSchaltfrequenz.

Viel Spaß
OR

[Michael (Gast)]

Das diese Umrichter einen guten Wirkungsgrad haben ist mir klar ;-). 
Allerdings wollen wir die Verlustleistung auf jeden Fall mit einem 
Leistungsmessgerät messen. Gibts da deiner Meinung nach keine 
Möglichkeit bzw. kannst du mir kurz erklären was du mit der 
Integrationszeit meinst und worauf sich die Annahme stützt, dass man die 
Abtastfrequenz >100*Schaltfrequenzwählt?

Wahrscheinlich müsste man sicherlich die Ausgangssignale durch nen 
Tiefpassfilter schicken und bandbregrenzen, nur dass haben wir 
eigenltich nicht vor.

Ich hab mal einen Artikel gelesen in dem beschrieben wird, dass man sich 
die höchste, von der Amplitude noch relevante Frequenz, ausrechnen kann 
mit

0,5 / (Anstiegszeit des Signals )

Laut dem Artikel sollte die Abtestfrequenz dann zu 10* dieser Frequenz 
gewählt.

Was meint Ihr dazu?!

[OR (Gast)]

Dein Stromrichter macht blockförmige Spannungen. Wenn man die diskret 
abtastet, dann macht man da einen zeitdiskreten Abtastfehler. Bei einer 
geschätzen Genauigkeit Deines Systems ist das 1 / 1% also ca. 100-fache 
Überabtastung. Wesentlich genauer als 1% ist von der übrigen Messkette 
her schwer zu schaffen.

Mit Integrationszeit meine ich die Fensterzeit, über die der 
Leistungsmesser mittelt. Ich kenne Deinen Leistungsmesser nicht, aber 
normalerweise machen die Dinger ein Rechteckfenster. Hanning wäre da 
besser. Das Zeitfenster selber hängt mit der Interferenzfrequenz Deines 
Matrixumrichters zusammen, also k1 x f1 - k2 x f2 .
Hier musst Du ein wenig damit experimentieren, ob der Effekt stärker 
zutage tritt.


Die Große Problem ist, wie genau Du die Leistung messen willst. Das 
Problem besteht einfach darin, dass Du letzendlich zwei 
(Eingangsleistung und Ausgangsleistung) fehlerbehaftete Größen 
voneinander abziehen willst. Jetzt haben beide da einen relativen- und 
einen Offsetfehler.

Vermutlich hast Du noch zwischengeschaltete Wandler, Genauigkeit selten 
besser als 0.5%. Davon hast Du vermutlich 2xSpannung und 2xStrom. je 
Leistungsmesser. Dann kommt noch der Leistungsmesser selber dazu, vrmtl 
nochmal 0.5%. Damit ist die Genauigkeit EINES Leistungsmessers schon 
fest. Wesentlich besser als 2% wird schwierig. -> bezieht sich alles auf 
den Skalenendwert!!

Wenn Du jetzt zwei Leistungsmesser voneinander abziehst, dann hast Du 
schon 4% Genauigkeit. Jetzt suchst Du also 5% Verluste, mit einem 
Messgerät, was Dir einen Wert zwischen 1%(5-4) und 9%(5+4) anzeigen 
kann. Das wird sportlich.

Ich fürchte Du kommst um eine genae Fehlerbetrachtung Deiner Messkette 
nicht drumrum.

Grüße
OR