Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik H-Brücke PWM Leistungen messen


von Waldemar H. (vual)


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Hallo,
ich bin gerade dabei meine Bachelorarbeit über die H-Brücke zu 
schreiben. Die Schaltung ist nun schon länger aufgebaut, die 
funktioniert auch. Mein Problem ist es die Eingangsleistung und die 
Ausgangsleistung zu messen.

Ich benutze eine Widerstandskaskade als Last, die kann von 10 Ohm bis 
0,85 Ohm eingestellt werden. Die Widerstandswerte konnte ich sehr genau 
mittels der Vierleitermessung bestimmen. Die Eingangsspannung beträgt 
14V mit den jeweiligen Widerstandswerten kann ich Ströme bis zu 14 A 
ziehen. Am Eingang habe ich noch einen Stützkondensator 470uF.

Am Oszilloskop habe ich mir die Eingangsspannung und die Spannung über 
einem Shunt-Widerstand am Eingang angesehen, die sind konstant. Am 
Ausgang habe ich natürlich eine PWM Spannung und Strom (phasengleich, da 
ohmsche Last).

Wenn ich jetzt die Eingangsspannung mit einem Fluke (true RMS) messe und 
den Strom aus der Spannung über dem Shunt ausrechne, dann bekomme ich ja 
die Eingangsleistung mit P_in=U_in*I_in. Wenn ich die Ausgangsspannung 
mit dem Fluke messe und dann die Ausgangsleistung über P_out = U_out^2 / 
R_last errechne, dann bekomme ich nur Mist raus. Meine Verlustleistung 
am IC (VNH5019) beträgt dann teilweise über 10W mit Pv = P_in - P_out.

Wie misst man die Eingangs- und Ausgangsleistungen richtig?

Danke im Voraus.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Waldemar Heimann schrieb:
> mit einem Fluke
Ach, das eine einzige "Fluke" meinst du...

Kann dein "Fluke" denn bei den hohen PWM-Frequenzen noch richtig messen?

> Am Oszilloskop habe ich mir die Eingangsspannung und die Spannung über
> einem Shunt-Widerstand am Eingang angesehen, die sind konstant. Am
> Ausgang habe ich natürlich eine PWM Spannung und Strom
Oszilloskop. Gut.
Dann vergleich doch einfach mal die Spannung am Ausgang mit der vom 
"Fluke" gemessenen Spanung z.B. beim TV 50%. Wenn da dann die Hälfte der 
Versorgungsspannung herauskommt, dann mach das nochmal mit 25% und 
75%...

von Waldemar H. (vual)


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Das stimmt natürlich nicht überein. Das Oszi ist aber auch nicht das 
gelbe vom Ei. Es ist zwar ein Agilent aber ich habe die 
Tastkopfdifferenzmessung benutzt, die auch Fehler mitsich bringt. Aber 
ich kann/darf nicht gegen GND messen. Der GND-Abgriff am Tastkopf bringt 
mir einen Kurzschluss, da es alles über das Netz verbunden ist. 
Trenntrafo nicht vorhanden.

Jetzt habe ich nochmals eine Messung gemacht mit TV=100% (kein PWM 
mehr).

Am Eingang:
Spannung und Strom (Shunt) bekomme ich P_in = 182W

Am Ausgang auf 3 versch. Arten:
1: Spannung und Widerstand P_out = U^2/R = 167W
2: Strom (Shunt) und Widerstand P_out = I^2 * R = 148W
3: Spannung und Strom (Shunt) P_out = U * I = 157W

das sind P_v = 16W, = 34W und = 26W (!!!)

Ich werde Versuchen über die Toleranzrechnung der Messgeräte zu rechnen 
um evtl. rauszubekommen ob die Werte in der Toleranz liegen 
könn(t)en....

von Udo S. (urschmitt)


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Waldemar Heimann schrieb:
> ich bin gerade dabei meine Bachelorarbeit über die H-Brücke zu
> schreiben.

Kannst du uns mal den Titel der Bachelorarbeit nennen?

von Waldemar H. (vual)


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Was trägt das zu meiner Lösung bei?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Welchen Wert hat dein Lastwiderstand bei diesen Messungen?
Welchen dein Shunt?
Wie lange sind die Verbindungskabel dazwischen?
Welchen Widerstand haben die?
Hast du Steckverbindungen?
Welchen Übergangswiderstand haben die?

Ich wiederhole mich ungern, aber:
Welches "Fluke" hast du?
Welche PWM-Frequenz hast du?

Waldemar Heimann schrieb:
> Ich werde Versuchen über die Toleranzrechnung der Messgeräte zu rechnen
> um rauszubekommen ob die Werte in der Toleranz liegen könn(t)en....
Hört sich an wie "sich selber was in die Tasche lügen"...

von Waldemar H. (vual)


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Lothar Miller schrieb:
> Welchen Wert hat dein Lastwiderstand bei diesen Messungen?
0,85(3) Ohm

> Welchen dein Shunt?
10 mOhm 1%

> Wie lange sind die Verbindungskabel dazwischen?
max. 30 cm dicke Bananensteckerkabel

> Welchen Widerstand haben die?
nicht gemessen

> Hast du Steckverbindungen?
ja, mit Bananensteckern

> Welchen Übergangswiderstand haben die?
nicht gemessen

> Ich wiederhole mich ungern, aber:
> Welches "Fluke" hast du?
Fluke 189, Fluke 179

> Welche PWM-Frequenz hast du?
20 kHz


> Hört sich an wie "sich selber was in die Tasche lügen"...
Wie ist das gemeint?
Ich versuche mir nur klar zu machen, wie solche Werte entstehen können 
und ob sie es dürfen...

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Waldemar Heimann schrieb:
>> Welchen Übergangswiderstand haben die?
> nicht gemessen
Bananenstecker: irgendwas im Bereich um 20-50mOhm. Ein paar 
Steckverbindungen, dazu noch die Kabelwiderstände mit jeweils 10-20mOhm 
und du hast statt 0,85 Ohm schon 1 Ohm...

> Ich versuche mir nur klar zu machen, wie solche Werte entstehen können
> und ob sie es dürfen...
Du willst die Fehler der Messgeräte mit- und gegeneinander verrechnen, 
und dabei hast du nicht mal alle Komponenten deines Messaufbaus in der 
Rechnung. Das meine ich mit "in die eigene Tasche lügen"...

> Fluke 189, Fluke 179
Die Messgeräte haben eine Bandbreite von 100kHz. Damit wird ein 
Rechteck von 20kHz nur bis zur zweiten Oberwelle ausgewertet...

von oszi40 (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> Bananenstecker: irgendwas im Bereich um 20-50mOhm. Ein paar
> Steckverbindungen, dazu noch die Kabelwiderstände mit jeweils 10-20mOhm
> und du hast statt 0,85 Ohm schon 1 Ohm...

Man könnte ja die benutzten Kabel messen, wobei schon diese simplen 
Kabel sehr verschieden sein können: Übergangswiderstände, 
Kontaktmaterial, verschaubt, locker?, Querschnitt, China ...

Inwieweit Oberwellen meßbar sind und wieviel über Schutzdioden verheizt 
wird, wäre natürlich auch interessant.

von Waldemar H. (vual)


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Oberwellen hin oder her, die Messung fand bei d=100% statt, das ist 
Fakt.
Wegen den Übergangswiderständen, ich habe ja nichts errechnet sondern 
gemessen, da sind die Spannungsabfälle der Leitungen schon 
inbegriffen....

von oszi40 (Gast)


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Waldemar Heimann schrieb:
> eine Widerstandskaskade als Last

Evtl. auch ein Wärmeproblem bei der Messung weil der Widerstand mal 
glüht und mal weniger glüht kurz nach dem Einschalten? Statt der Kaskade 
mal ein paaaaar große, zementierte Ersatzwiderstände als Gegenprobe?

von Waldemar H. (vual)


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oszi40 schrieb:
> Waldemar Heimann schrieb:
>> eine Widerstandskaskade als Last
>
> Evtl. auch ein Wärmeproblem bei der Messung weil der Widerstand mal
> glüht und mal weniger glüht kurz nach dem Einschalten? Statt der Kaskade
> mal ein paaaaar große, zementierte Ersatzwiderstände als Gegenprobe?

das sind 12* 10 Ohm Hochlastwiderstände am überdimensioniertem 
Kühlkörper sitzen (mit wärmeleitpaste und natürlich verschraubt) der 
noch aktiv gekühlt wird

ich habe beim Fluke Datenblatt gelesen, dass er 20A (max. 30 Sek) messen 
kann, das werde ich gleich mal ausprobieren. so wird der Widerstand 
nicht miteinbezogen

von Waldemar H. (vual)


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OK, hab jetzt eine richtige Messung hinbekommen, indem ich die Spannung 
direkt am IC abgegriffen hab. Also vor dem IC spannungsrichtig und nach 
dem IC stromrichtig. Das hat zur Folge, dass mein Kabelbaum knapp 20W 
verbraucht...

Problem gelöst ;-)

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