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技術(shù)文章
在電動(dòng)汽車的電機(jī)測(cè)試中電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等測(cè)量值的急劇變化讓人頭疼。這背后既可能源于作為運(yùn)算基礎(chǔ)的波形數(shù)據(jù)發(fā)生了異常，也可能受到電源波動(dòng)、測(cè)量環(huán)境或測(cè)量儀器的影響。為了更全面地捕捉到異常現(xiàn)象的發(fā)生，我們需要強(qiáng)大配置的測(cè)量方案。用戶可同時(shí)使用功率計(jì)和波形測(cè)量儀器，或者通過功率計(jì)的波形捕捉功能，從數(shù)值和波形數(shù)據(jù)的相關(guān)性進(jìn)行驗(yàn)證。
示波功率儀用于電機(jī)加速同步驗(yàn)證功率波動(dòng)和波形。但在同步測(cè)量的過程中也存在著不少操作難題，如因測(cè)量儀器內(nèi)部時(shí)間的不同而產(chǎn)生的測(cè)量偏差（例如，短時(shí)間內(nèi)部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失或信號(hào)電平下降等），將使波形數(shù)據(jù)的變化難以保持對(duì)齊狀態(tài)；且較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換更使長時(shí)間使用功率計(jì)測(cè)得的數(shù)值數(shù)據(jù)與波形測(cè)量儀測(cè)得的波形數(shù)據(jù)同步測(cè)量變得難上加難，針對(duì)此類疑難雜癥，橫河集成測(cè)試方案在串聯(lián)起產(chǎn)品矩陣的同時(shí)致力于挖掘數(shù)據(jù)測(cè)量的多種可能。
一、IS8000出馬，同步測(cè)量不是難題
在實(shí)際測(cè)量中，海量功率數(shù)據(jù)往往會(huì)蒙蔽工程師們的雙眼，海量功率數(shù)據(jù)使其難以發(fā)現(xiàn)其中的異常數(shù)據(jù)，雖然他們可在采集數(shù)據(jù)后使用市售電子表格軟件繪制趨勢(shì)圖找尋異常但卻常常會(huì)在重新確認(rèn)時(shí)因室外溫度、濕度、試樣溫度等外部環(huán)境條件的影響而與異常失之交臂。同時(shí)某些情況下工程師們固然可以直接使用波形測(cè)量儀器的運(yùn)算功能獲取相關(guān)功率值，但卻無法直接追溯到功率值所精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的波形。
而IS8000的出現(xiàn)則能從集成軟件的角度出發(fā)，在選件IEEE1588的加持下以時(shí)間同步技術(shù)為媒，連接起橫河DL950和WT5000兩大測(cè)試神器。如此一來，工程師們即可直接在PC端的同一時(shí)間軸上同時(shí)觀測(cè)WT5000的功率數(shù)據(jù)與DL950所取得的較快20MS/s、8ch的波形，并將其時(shí)序趨勢(shì)以及如圖2、3、4所示的細(xì)微異常的功率波動(dòng)盡收眼底。
圖2、3、4 電壓、功率值異常時(shí)的波形數(shù)據(jù)觀測(cè)示例
二、PX8000示波功率儀在手，波形數(shù)據(jù)、周期運(yùn)算不用愁
除IS8000外，PX8000也擁有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)測(cè)試功能。如圖5所示，除電壓波形、電流波形外，橫河PX8000還可將所采集到的電壓與電流波形相乘，助力用戶一鍵獲取瞬時(shí)功率及其對(duì)應(yīng)的波形數(shù)值。
此外，靈活多樣的光標(biāo)應(yīng)用亦是PX8000示波功率儀的一大亮點(diǎn)。工程師們不僅可以直接使用光標(biāo)讀取瞬時(shí)功率值，還能利用光標(biāo)間的兩種狀態(tài)進(jìn)行差分測(cè)量。如圖6所示，用戶可根據(jù)自身的測(cè)試需求從水平、垂直或標(biāo)記中自行選擇合適的光標(biāo)，以同時(shí)測(cè)量時(shí)間差、電壓/電流/功率差等參數(shù)。其次，用戶還能通過使用MAX4M點(diǎn)的用戶定義運(yùn)算（波形運(yùn)算、MATH）功能，計(jì)算出每個(gè)周期的功率趨勢(shì)波形（其操作界面如圖7所示），并結(jié)合光標(biāo)功能測(cè)得特定周期值或周期間的差值。
在此基礎(chǔ)上有特殊需求用戶還能借助PX8000示波功率儀的應(yīng)用軟件760881 PowerViewerPlus將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至PC端，進(jìn)行大容量數(shù)值及波形分析。
圖5 PX8000主機(jī)的瞬時(shí)功率波形示例
圖6 PX8000的光標(biāo)間運(yùn)算示例
圖7 PX8000的每個(gè)周期的趨勢(shì)運(yùn)算示例
在特殊環(huán)境下，橫河WT1800E的HS功能正以意想不到的特殊配置，幫助用戶輕松捕捉到直流功率的高速波動(dòng)，或三相電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的高速波動(dòng)。一般來說，在測(cè)量電壓和電流時(shí)，普通設(shè)備將根據(jù)每個(gè)周期或幾個(gè)周期的波形數(shù)據(jù)計(jì)算并顯示有效值，這就需要工程師們付出一定的時(shí)間以及測(cè)量成本。
然而在WT1800E的HS高速數(shù)據(jù)采集模式下，用戶卻能以更加精煉高效的方式獲取非同一般的測(cè)試體驗(yàn)，其界面如圖8所示。即便在沒有一個(gè)周期的數(shù)據(jù)工況下，WT1800E也可通過橫河的信號(hào)處理方式捕捉到信號(hào)波動(dòng)，并在3種濾波器的組合發(fā)力下進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集，以窺一斑而知全豹的高精度模式，讓用戶得以在不足一個(gè)周期的信號(hào)中求出有效值，其設(shè)置方式如下：
（3）區(qū)間平均處理：對(duì)測(cè)量區(qū)間(設(shè)備默認(rèn)為5ms，可根據(jù)外部輸入在1ms～100ms范圍內(nèi)變化)進(jìn)行平均處理。
圖8 高速數(shù)據(jù)采集在WT1800E上的顯示示例
四、國家標(biāo)準(zhǔn)，高精度測(cè)試的基石
近年來，越來越多的波形測(cè)量儀器開始配備功率計(jì)的數(shù)據(jù)運(yùn)算功能，功率運(yùn)算也逐漸在同步化的過程中趨向便捷，但是有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的功率測(cè)量值精度卻成為了一個(gè)繞不開的話題。而橫河功率計(jì)則是以國家標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本設(shè)立了相關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，可為用戶直接提供功率計(jì)的電壓、電流、有功功率等高度可靠的數(shù)據(jù)，用戶可參照?qǐng)D9了解新功率校正系統(tǒng)；另一方面波形測(cè)量儀器的主要用途是利用電壓和電流探頭，借高帶寬和高采樣率精準(zhǔn)捕捉并測(cè)量信號(hào)的形狀，鑒于該設(shè)備并沒有測(cè)量精度的參數(shù)設(shè)置，因此用戶需在使用時(shí)謹(jǐn)慎驗(yàn)證其可靠性。
圖9 新功率校正系統(tǒng)的追溯體系圖
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