Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Oberwelle FU Ausgangsspannung


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von MatSim (Gast)



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Hallo zusammen,

ich messe an einer Ausgangspannung eines FUs eine seltsame Schwingung an 
der ich mir seit längerem den Kopf zerbreche.

Ich messe am Ausgang des FUs mit einer Messklemme mit 40 kHz direkt an 
den Phasen U V W wobei die Messklemme einen Vorfilter mit einer 
Grenzfrequenz von 200Hz besitzt. Das PWM Signal sollte also geglättet 
sein.

Im Anhang ist zu sehen, was ich bei 10 Hz Ausgangsfrequenz des FUs 
messe. Unabhängig von der Ausgangsfrequenz und Amplitude (U/f-Steuerung) 
messe ich immer eine in der Frequenz und Amplitude gleiche 
Oberschwingung von 150 Hz, wie man auf dem Screenshot auch sieht. Ich 
kann mir diese einfach nicht erklären und wollte mal fragen, ob jemand 
von euch eine Vermutung hat was die Ursache der Schwingung sein könnte. 
Eventuell kommt die woanders aus dem Netz? Der Aufbau steht in einem 
Labor mit vielen elektrischen Maschinen. Die Schwingung tritt allerdings 
im jede Tages und Uhrzeit auf.

Da die Oberschwingung mit der Zeit "wandert" und immer gleich 150 Hz 
ist, gehe ich eigentlich nicht davon aus, dass sie vom FU kommt, bzw. 
beabsichtigt ist.

Wenn ich den Freilauf des FUs deaktiviere schwächt das die Frequenz 
deutlich ab (Siehe Bild FU_AusgangOFF.JPG), sobald ich den Freilauf aber 
aktiviere und selbst wenn noch eine Sollfrequenz von 0Hz gesetzt ist, 
ist die Schwingung zu sehen (Siehe FU_AusgangOFF_FreilaufAktiv.JPG).

Ich hoffe ihr habt ein paar Denkanstöße :)

von Hp M. (nachtmix)


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MatSim schrieb:
> obei die Messklemme einen Vorfilter mit einer
> Grenzfrequenz von 200Hz besitzt

Ist Ein- und Ausgang dieses Filters korrekt abgeschlossen?
Sonst siehst du evtl. eine Resonanz dieses Filters.

von H. H. (hhinz)


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Das ist ganz normal, erst so kommt der FU mit 325V im Zwischenkreis auf 
3x230V am Ausgang. Zwischen den Phasen ist von der Oberwelle nichts mehr 
zu sehen. Siehe Appnote AVR447, insbesondere auf Seite 24.

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> Das ist ganz normal, erst so kommt der FU mit 325V im Zwischenkreis auf
> 3x230V am Ausgang. Zwischen den Phasen ist von der Oberwelle nichts mehr
> zu sehen. Siehe Appnote AVR447, insbesondere auf Seite 24.

Vielen Dank für die Antwort. ich glaube aber nicht, dass die 150 Hz aus 
dem Modulationsverfahren des FUs kommen, da sie ja unabhängig der 
Ausgangsfrequenz immer gleich ist und auch nicht konstant an der selben 
Stelle des sinus.
In der Application node ist ja von der third harmonic injection die 
Rede, das würde bei 10Hz aber ja einer Oberwelle von 30 Hz entsprechen. 
Außerdem ist der Modulationsindex laut Datenblatt im FU so konfiguriert, 
dass er nur einen "normalen" Sinus ausgeben sollte.

Hp M. schrieb:
> MatSim schrieb:
>> obei die Messklemme einen Vorfilter mit einer
>> Grenzfrequenz von 200Hz besitzt
>
> Ist Ein- und Ausgang dieses Filters korrekt abgeschlossen?
> Sonst siehst du evtl. eine Resonanz dieses Filters.

Ich weiß nicht genau, was damit gemeint ist. Die Filtereinstellung wurde 
in TWINCAT nur so angepasst, dass die Eckfrequenz 200 Hz beträgt. 
Ausschalten lässt sich der Vorfilter nicht aber ich hatte auch 
Frequenzen von 5000Hz und 15kHz ausgetestet. Dort ist dann auch die PWM 
erkennbar (allerdings nicht besonders aussagekräftig aufgrund dem 
schlechten PWM Taktzyklus - ADC Abtastzyklus - Verhältnis PWM 6 kHz, 
Abtastung 40 kHz)

von H. H. (hhinz)


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MatSim schrieb:
> Vielen Dank für die Antwort. ich glaube aber nicht, dass die 150 Hz aus
> dem Modulationsverfahren des FUs kommen, da sie ja unabhängig der
> Ausgangsfrequenz immer gleich ist und auch nicht konstant an der selben
> Stelle des sinus.

Oha, das hatte ich völlig überlesen. Da würde ich mal schauen wieviel 
AC-Anteil auf dem Zwischenkreis ist. Aber 150Hz sind da auch etwas 
merkwürdig.

von Martin H. (horo)


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H. H. schrieb:
> Da würde ich mal schauen wieviel
> AC-Anteil auf dem Zwischenkreis ist. Aber 150Hz sind da auch etwas
> merkwürdig.

FU dreiphasig angeschlossen mit 3x Einweggleichrichtung auf 
Zwischenkreis?

von H. H. (hhinz)


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Martin H. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Da würde ich mal schauen wieviel
>> AC-Anteil auf dem Zwischenkreis ist. Aber 150Hz sind da auch etwas
>> merkwürdig.
>
> FU dreiphasig angeschlossen mit 3x Einweggleichrichtung auf
> Zwischenkreis?

Wäre sehr ungewöhnlich.

von AW (Gast)


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Ich vermute du misst mit der Erde als Bezug?

Wenn der FU dreiphasig am Netz hängt ist das ganz normal. B6 Schaltung 
am Eingang --> Zwischenkreis "wackelt" mit 150Hz um den Sternpunkt.

von Martin H. (horo)


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H. H. schrieb:
> Wäre sehr ungewöhnlich.

Finde ich auch, aber nichts genaues weiß man nicht:

MatSim schrieb:
> ... an einer Ausgangspannung eines FUs ...

von AW (Gast)



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Unter Last wirds sogar noch "eckig" ;-)

von Martin H. (horo)


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Das sind aber 6xf0 = 300 Hz.

von H. H. (hhinz)


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AW schrieb:
> Ich vermute du misst mit der Erde als Bezug?

Argh, klar, das ist bestimmt so.

Martin H. schrieb:
> Das sind aber 6xf0 = 300 Hz.

Nö, die 300Hz tauchen am Zwischenkreiselko auf, zwischen dessen 
Anschlüssen.

von MatSim (Gast)


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AW schrieb:
> Ich vermute du misst mit der Erde als Bezug?

Korrekt!

Hm bekomme ich die Schwingung dann nur raus, wenn ich mit dem 
Neutralleiter als Bezug messe, bzw. den Neutralleiter Erde?

von H. H. (hhinz)


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MatSim schrieb:
> Hm bekomme ich die Schwingung dann nur raus, wenn ich mit dem
> Neutralleiter als Bezug messe, bzw. den Neutralleiter Erde?

Nein, du solltest so messen wie es der Motor bekommt: zwischen den 
Motoranschlüssen.

von MatSim (Gast)


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AW schrieb:
> Unter Last wirds sogar noch "eckig" ;-)

Ich glaube du hast versehentlich zweimal den selben Screenshot 
hochgeladen.
Heißt das, der Zwischenkreis im FU schwingt immer mit 150 Hz um den 
Sternpunkt. So ganz klar warum das so ist, ist mir das noch nicht.

Zwischen welchen potentialen wird denn u_b+ und u_b- negativ gemessen? 
Kenne mich mit LTSpice leider nicht gut aus.

Danke schonmal für die Hilfe!

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> Nein, du solltest so messen wie es der Motor bekommt: zwischen den
> Motoranschlüssen.

Gemessen wird mit einer Messklemme von Beckhoff (EL3773), die wie im 
Anschluss zu sehen ist angeschlossen ist.

Dort ist der N-Anschluss der Messklemme mit GND verbunden. Da hatte ich 
beim Support von Beckhoff auch schon nachgefragt, die hatten mir da aber 
auch nicht weiterhelfen können und hatten gesagt, dass der Anschluss der 
Klemme so in Ordnung sei, da der Sternpunkt ohnehin "schwebt" und es 
deshalb nicht unüblich ist gegen Erde zu messen.

von H. H. (hhinz)


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MatSim schrieb:
> Gemessen wird mit einer Messklemme von Beckhoff (EL3773), die wie im
> Anschluss zu sehen ist angeschlossen ist.

Und die kann nicht differenziell messen?

MatSim schrieb:
> da der Sternpunkt ohnehin "schwebt"

Der rotiert!

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> Und die kann nicht differenziell messen?

Ich weiß nicht genau, was damit gemeint ist. Dass ich beispielweise 
zwischen L1 und L2 messe?

H. H. schrieb:
> Der rotiert!

Mir scheints so als wenn ich da nochmal einiges nachlesen muss. 
Inwiefern rotiert der Sternpunkt denn?

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> Und die kann nicht differenziell messen?

Ich möchte den zeitlichen Verlauf der Strangspannungen messen, keine 
Effektivwerte. Dafür muss ich doch zwischen Anschluss U und N messen 
oder? deshalb hatte mich von vorneherein gewundert warum der N-Anschluss 
der Messklemme mit GND verbunden ist.

von H. H. (hhinz)


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MatSim schrieb:
> Ich möchte den zeitlichen Verlauf der Strangspannungen messen, keine
> Effektivwerte. Dafür muss ich doch zwischen Anschluss U und N messen
> oder?

Es gibt aber am Ausgang eines FU keinen N.

von H. H. (hhinz)


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MatSim schrieb:
> Dass ich beispielweise
> zwischen L1 und L2 messe?

Genau das.

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> MatSim schrieb:
>> Dass ich beispielweise
>> zwischen L1 und L2 messe?
>
> Genau das.

Ich habe gerad ein Brett vorm Kopf aber könnte ich dann von den 
Phase-Phase Spannungsverlauf auch auf den Strangspannungsverlauf 
rückrechnen?

Beitrag #7149576 wurde vom Autor gelöscht.
von H. H. (hhinz)


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MatSim schrieb:
> H. H. schrieb:
>> MatSim schrieb:
>>> Dass ich beispielweise
>>> zwischen L1 und L2 messe?
>>
>> Genau das.
>
> Ich habe gerad ein Brett vorm Kopf aber könnte ich dann von den
> Phase-Phase Spannungsverlauf auch auf den Strangspannungsverlauf
> rückrechnen?

Die sind doch identisch, oder über SQRT(3) verknüpft.

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> MatSim schrieb:
>> H. H. schrieb:
>>> MatSim schrieb:
>>>> Dass ich beispielweise
>>>> zwischen L1 und L2 messe?
>>>
>>> Genau das.
>>
>> Ich habe gerad ein Brett vorm Kopf aber könnte ich dann von den
>> Phase-Phase Spannungsverlauf auch auf den Strangspannungsverlauf
>> rückrechnen?
>
> Die sind doch identisch, oder über SQRT(3) verknüpft.

Wenn ich die Doku der Messklemme richtig deute können nur die Spannungen 
bezigen auf N gemessen werden (Siehe Auszug aus der Doku im Anhang).
Da es ja an der Messklemme auch nur die Anschlüsse L1, L2, L3 und N 
gibt, denke ich nicht dass man differential messen kann. Dazu konnte ich 
im Datenblatt bisher zumindest noch nichts finden.

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> Es gibt aber am Ausgang eines FU keinen N.

An den Klemmen der ASM befinden sich aktuell auch die Messpunkte der 
Spannungsmessung. Könnte ich dort nicht auch den Sternpunkt N abgreifen 
(Siehe Bild im Anhang)?

von H. H. (hhinz)


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MatSim schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Es gibt aber am Ausgang eines FU keinen N.
>
> An den Klemmen der ASM befinden sich aktuell auch die Messpunkte der
> Spannungsmessung. Könnte ich dort nicht auch den Sternpunkt N abgreifen
> (Siehe Bild im Anhang)?

Klar kannst du dort den Sternpunkt der Maschine abgreifen.

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> Klar kannst du dort den Sternpunkt der Maschine abgreifen.

Alles klar, gibts da etwas was ich beachten muss bzgl. der Erdung etc. 
Wie man im Datenblatt sehen kann ist die N Klemme der Messklemme mit 
kapazitiv mit Erde verbunden (Siehe Screenshot).

von H. H. (hhinz)


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Ich kenne das Zeug von Beckhoff nicht.

von MatSim (Gast)


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H. H. schrieb:
> Ich kenne das Zeug von Beckhoff nicht.

Alles klar, bis hierhin aber schonmal vielen Dank für die Hilfe!

von A-Freak (Gast)


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> An den Klemmen der ASM befinden sich aktuell auch die Messpunkte der
Spannungsmessung. Könnte ich dort nicht auch den Sternpunkt N abgreifen
(Siehe Bild im Anhang)?

Wenn die Maschine in Stern geklemmt ist dann JA! Das ist der 
Referenzpunkt für deine Messung und nicht Stromnetz-N oder PE

von MatSim (Gast)


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A-Freak schrieb:
>> An den Klemmen der ASM befinden sich aktuell auch die Messpunkte
> der
> Spannungsmessung. Könnte ich dort nicht auch den Sternpunkt N abgreifen
> (Siehe Bild im Anhang)?
>
> Wenn die Maschine in Stern geklemmt ist dann JA! Das ist der
> Referenzpunkt für deine Messung und nicht Stromnetz-N oder PE

Super, dann teste ich das aus. Leider wirds dazu frühestens Montag 
kommen, das ich aktuell nicht an den Versuchsaufsbau komme.

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