Hallo!
Ich hab ein Problem und ich weiß nicht ob es vllt einfach nur ein
Verständnisproblem meinerseits ist oder nicht. Vielleicht könnt Ihr mir
helfen. Wir haben mit Hilfe eines Leistungsmessgerätes eine
Verlustleistungsmessung an einem Umrichter vorgenommen. Dazu kann man an
dem Messgerät verschiedene Tiefpassfilter ein- und ausgangsseitig in den
Messpfad schalten um eben bestimme Frequenzanteile zu unterdrücken.
Die Messung ergab, dass bei Messung der Eingangsleistung und
Ausgangsleistung mit eingestellten Tiefpassfilter (jeweils einen für Ein
und Ausgang mit Grenzfrequenzen im Bereich der Grundschwingungen)die
Verlustleistung höher ist als die Verlustleistung ohne irgendwelche
Filter. Wobei wir der Meinung waren, um die wirkliche Verlustleitung des
Umrichters bestimmen zu können müsste man komplett ohne irgendwelche
Filter messen um eben alle Anteile zu Messen. Wie kann denn das sein? So
rein vom Verständnis her würd ich ja sagen gewisse Frequenzanteile
werden durch die Filter unterdrückt, die Verlustleistung bzw. die
zugeführte und abgegebene Leistung müssten also eigentlich sinken. Habt
Ihr ne Idee? Könnte euch auch gerne ein paar Messungen posten damit man
das mal besser sieht...
MN schrieb:> um die wirkliche Verlustleitung des Umrichters bestimmen zu können ...
... müsste man den in einen isolierten Schrank legen, und die Energie
messen, die zum Konstanthalten der Temperatur nötig ist.
MN schrieb:> So rein vom Verständnis her würd ich ja sagen gewisse Frequenzanteile> werden durch die Filter unterdrückt
Sie werden dort nicht unterdrückt, sondern mit Hilfe des Filters
in Wärme umgewandelt...
> Könnte euch auch gerne ein paar Messungen posten damit man> das mal besser sieht...
Oder besser mal eine Skizze vom Messaufbau. Und da drin dann passende
Zahlenwerte...
für Ausgangsspannung : 50V Amplitude @25HZ wurdde folgendes ohne
jegliche Filter gemessen:
Pzu : 327,18 W
Pab : 292,64 W
Pverl: 34,64 W
Ueff_L1 : 237,502 V
Ueff_U : 75,246 V
I_L1_eff : 1,85A
I_u_eff : 2,43 (Ausgangsstrom einer Phase)
mit einem Eingangsfilter von 60 Hz und einem Ausgansfilter von 30 Hz
(waren die der Grundschwingung am nächsten einstellbaren
Tiefpassfilter):
Pzu : 318,024 W
Pab : 221,435 W
Pverl : 96,59 W
Ueff_L1 : 236,209 V
Ueff_U : 33,8146 V
I_L1_eff : 0,556 A
I_U_eff : 2,22 A (Ausgangsstrom einer Phase)
Man sieht schonmal, dass bedingt durch die Filter der Eingagsstrom und
die Ausgangsspannung deutlich niedriger sind. Aber wieso jetzt die
VErlustlesitung größer ist? Verlustleistung wird in Wärme umgewandelt
und die wird ja nicht plötzlich mehr...
Achso ja bei dem Messgerät handelt es sich um den Leistungsanalysator
LMG500 der Firma Zes Zimmer
Bandbreite : 10 MHZ
Abtastrate: 3MS/s
eigentlich ein gutes und zuverlässiges Gerät...
Einfach um mal zu Vergleichen wie sich die Gesamtverluste zu den
Verlusten der "Grundschwingung" verhalten. Deswegen wundert mich das ja,
dass die VErlustleistung auf einmal höher ist. Der Umrichter wird ja
nicht wärmer weil ich mit nem Messgerät anders messe...Wo liegt da denn
mein Denkfehler?
@Lothar Miller:
Lothar Miller schrieb:> ... müsste man den in einen isolierten Schrank legen, und die Energie> messen, die zum Konstanthalten der Temperatur nötig ist.
Ja vermutlich schon, aber dafür sind so Leistungsanalysatoren doch da
Ob ich 100 W mit Gleichstrom oder 1 Mhz Rechteck in Wärme umsetze ist
egal wenn der Aufbau stimmt. Eine 100W-Lampe sollte die gleiche
Helligkeit haben.
Ein digtales Meßgerät muß dagegen auch sämtliche Oberwellen ausreichend
genau vermessen wenn die volle Leistung ermittelt werden soll oder die
Oberwellen werden im Filter teilweise in Wärme umgewandelt. Wie genau
das Deine Meßgeräte wirklich können und wie steil manche Impulse sind,
weiß ich nicht.
Ich meine gelesen zu haben,dass es sich bei den verwendeten Filter im
Messgerät größtenteils um digitale Filter handelt...
Ich denke schon,das das gerät mit 3Ms/s hinreichend genau ist.Es wird ja
auch über mehrere Perioden gemessen.Meint ihr es werden 60 W in
irgendwelchen filtern verbraten?
Poweranalyser nutz man ja gerade dazu um die Oberwellen mit zu
berücksichtigen. Was bei der Aufsplitung in Blind und Wirkleistung und
für den Powerfaktor (was ja nicht einfach nur die Phase bezeichnet) ja
wichtig ist.
Ich messe regelmäsig mit einem WT3000 Yokogawas an Umrichtern
(Multilevel Pulsinverter). Die Filter setzt man ein, wenn man weis, dass
bestimmte Signale Messtörungen sind und nicht realistisch sind (extreme
Stromflanken die auf der Leitung nicht nöglich wären, uws).
In einen Isolierten Schrank muss der nicht rein, genau für soetwas gibts
die Poweranlayzer.
Ok, was wären denn z.B. Stromflanken, dieauf Leitungen nicht möglich
wären? Nur so nen Beispiel?
Und ich hab immer noch das Problem, dass ich nicht verstehe, warum dann
trotzdem die Verlustleistung mit Filter höher ist als ohne...Die
Oberschwingungen übertragen ja , zumindest die gleichfrequenten,
trotzdem eine wirkleistung. Die Verlustleistung darf ja nicht größer
werden. Wirwolltenhalt mit Filter Messen um die Messungen mit allen
oberschwingungen mit der "Grundschwingungsleistung" zu
vergleichen...oder kann man das so sowieso nicht machen?!
Jedes Meßgerät hat einen endlichen Meßbereich. Hast Du zufällig Deine
Kurven vor und nach dem Filter mal mit dem Oszi genauer angesehen? Wenn
ich so an meine alten 800V TV-Boosterspannungsmessungen denke, war der
Nadelimpuls kaum sichtbar, aber so kräftig, daß er im 1000V-Bereich im
Multimeter Leiterzüge weggebrannt hat!
Gut, kann ich nachvollziehen, erklärt aber immer noch nicht das
Phänomen, dass die gemessene Verlustleistung mit Filter höher ist. Hat
da keiner eine Idee?
Klar aber was bringt das?
Alleine von der Theorie her dürfte die Verlustleitung doch nicht kleiner
werden wenn mehr oberwellen erfasst werden oder liege ich da falsch.
Kann die Signale auch gerne mal posten...
Die Poweranalyzer messen Strom und Spannung und führen weitere
Berechnungen zur Bestimmung Deiner Parameter durch. Dabei ist die
Kurvenform deines Signals von entscheidender Bedeutung. Mit einem
vorgeschalteten Tiefpass verändert sich die Form des gemessenen Signals,
so dass es zu anderen Ergebnissen kommen kann.
Beispiel Wirkleistung:
Dabei muss du die momentanenen Strom- und Spannungswerte miteinander
multiplizieren und über mindestens eine Periode integrieren. Nehme mal
an der Strom ist rein Sinusförmig 50Hz. Deine Spannung ist nahe null und
hat einen dicken Spike im Verlauf. Ohne Tiefpass würde nur für den
kurzen Moment des Spikes die Momentanleistung einen großen Wert
annehmen. Wird der Spike vor der Verarbeitung in einem Tiefpass
geglättet, so "verschiert" dieser über einen längeren Zeitbereich, bei
dem sich der Strom bereits verändert hat. (Will sagen - der zeitliche
Bezug ist wichtig für die Messung)
Ganz drastisch wird es, wenn man versucht die Schaltverluste von
einzelnen Bauteilen (MOSFET) zu messen. Allein ein Zeitversatz zwischen
Strom- und Spannungsmessung führt zu heftigen Fehlern.
Heftig finde ich die Unterschiede in den Messungen von:
Ueff_U : 75,246 V // 33,8146 V
I_L1_eff : 1,85A // 0,556 A
Das da die Leistungen nicht stimmen ist leicht nach zu vollziehen.
Kannst du die Spannung nicht mit einem Multimeter verifizieren?
Der Strom sollte doch auch nachvollziehbar sein?
Naja der Unterschied der Effektivwerte ist ja dadurch begründet, dass
eben die Oberwellen für einen höheren Wert sorgen. Die Grundwelle
enstpricht ja dem am Umrichter eingestellten Effektivwert der
Ausgangsspannung. Filter ich die Oberwellen raus, dann fallen diese
Anteile halt weg. Das zeigt doch nur, dass die Signale für Strom und
Spannung sehr viele Oberwellen enthalten oder nicht?
Für die Wirkungsgradbestimmung ist es doch unerlässlich ALLE Anteile mit
einzubeziehen d.h. ohne jeglichen Filter zu messen oder?
Schon beide Meßgeräte gegeneinader ausgetauscht und die Ergebnisse
verglichen? Damit würden zumindest offensichtliche Gerätedifferenzen
durch Gegenprobe ausgeschlossen. Kurvenformen angesehen?? j/n
Naja beide Messgeräte entsprechen eigentlich einem Messgerät. Die sind
beide in einem Gehäuse verbaut und gekoppelt.
Hier mal die Signalverläufe von:
1. Ausgangsspannung
2. Ausgangsstrom
3. Eingangsstrom
Eingangsspannung ist rel. unspektakulär.
Neulich sah ich eine Werbung, Firmennamen hab ich
vergesen, die meinte ihre Umrichter häten Wirkungsgrade
von bis zu 99%.
Wers glaubt.
Wer sich Datenblätter von SMA in Kassel herunterlädt
der stellt fassungslos fest dass so ein Umrichter einen
Oberwellenanteil von bis zu 30% hat.
Glühbirnen interessiert der Oberwellenanteil nicht, aber Schaltnetzteile
sehr wohl. Ich wüßte zu gerne ob die Einspeisevergütung auch für die
Oberwellenanteile kassiert werden kann, oder ob die EVUs nur den
Grundwellenanteil bezahlen.
Somit ist klar wofür der Filter gut ist:
für Werbung und Marketing ( 99% Wirkungsgrad ) schaltet man das Filter
aus, und wenn das EVU wissen will wieviel Grundwellenleistung wirklich
geliefert wird dann schaltet man das FIlter wieder ein.
Hattest du gelesen, dass mein Problem genau das Gegenteil ist? Mit
Filter ist die gemessene Verlustleistung höher...Das ist ja genau das,
was ich nicht verstehe...
Man sollte sich klar sein, das es hier nur um Software Filter geht (bzw
grobe Analogfilter). Die Filter ändern die korrelation von Strom und
Spannung und damit die Leistung (also Wirk und Blindleistungsanteile).
Für eine genaue Leistung sollte man so hoch (von der frequenz geshen)
wie möglich. Die Filter nur zum dämpfen von Messtörungen Nutzen. Wenn
man weis, dass sich der Strom am Ausgangsfilter des Pulsinverters nicht
um 1000A pro µs ändern kann. Auch wenn es gemessen wird, weil die IGBT
geschalteten Leitungen einkoppeln. Dann hilft das Filter.
Zum Vergleich nochmals mit einer bekannten ohmschen Grundlast messen, um
die hohen Spitzen während der Messung durch die ohmsche Last zu
begrenzen? z.B. Wasserkocher als Belastung und dann Meßwerte mit
gestriger Messung vergleichen
MN schrieb:> Hier mal die Signalverläufe von:>> 1. Ausgangsspannung> 2. Ausgangsstrom> 3. Eingangsstrom
1 und 3 bestehen ja quasi nur aus Spikes. Kein Wunder, dass die
Effektivwerte ohne Filter wesentlich höher liegen.
In 2 ist zumindest die Grundform noch gut erkennbar. Darum ist vmtl. die
Ausgangsleistung mit Filter noch in der Nähe der ungefilterten.
Die Leistung die in den korrelierten Spikes von Strom und Spannung
liegen wird halt durch die Filterung "vergessen".
Die Oberschwingungen können sowohl positive als auch negative
Wirkanteile liefern, je nach Phasenlage zwischen Oberschwingungsstrom
und -spannung der harmonischen Frequenz. Somit kann es dazu kommen, dass
mit Oberschwingungen mathematisch weniger Wirkleistung aufgenommen wird
(Stichwort rücklaufende Wirkleistung). Praktisch ist das natürlich
Unsinn, da die Verluste am einspeisenden Trafo auch quadratisch mit der
Frequenz steigen und ebenfalls bezahlt werden müssen.
Messgeräte der Firma Zimmer gelten als Oberklasse bei der
Wirkleistungsbestimmung, kosten leider auch entsprechend.
