Frequenzmessung; Methode Der Messung Der Komponenten Der Oberwellen - Sonel PQM-702 Bedienungsanleitung

Phasenschleife als Referenzsignal eingeführt. Das PLL-System generiert eine Frequenz, die ein Vielfa-
ches der Referenzfrequenz, die zur Taktierung der Analog-Digital-Wandlers notwendig ist.
Die Notwendigkeit der Verwendung einer Phasenschleife ergibt sich aus den Anforderungen der Norm
IEC 61000-4-7, die die Prüf- und Messverfahren und die zulässigen Fehler bei der Messung der Kompo-
nenten der Oberwellen beschreibt. Diese Norm verlangt, dass das Messfenster, das die Grundlage einer
Messung und Bewertung des Inhalts der Oberwellen ist, entsprach der Laufzeit von 10 Perioden des
energetischen Netzwerks in 50 Hz-Installationen, und 12 Perioden für 60 Hz. In beiden Fällen entspricht
dies einer Zeit von ca. 200 ms. Da die Frequenz des Stromnetzes regelmäßigen Änderungen und Schwan-
kungen unterliegen kann, kann die Laufzeit des Fensters von 200 ms abweichen und z.B. für eine Netz-
frequenz von 51 Hz, wird sie ca. 196 ms betragen.
Die Norm empfiehlt auch, dass bevor die Fourier-Transformation eingeführt wird (um die spektralen
Komponenten auszusondern), keine Windowing-Vorgänge vorgenommen werden. Eine Mangelnde Syn-
chronisation der Frequenz und das Zulassen einer Situation, in der Proben einer unvollständigen Perio-
denzahl FFT-Transformationen unterzogen würden, können zur Leckage des Spektrums führen. Dieses
Phänomen hat zur Folge, das das Band der Oberwellen durch mehrere benachbarte Bänder der Interhar-
monischen verwischt wird, was zu Datenverlust über die tatsächliche Höhe und Leistung des geprüften
Bandes. Es wurde die Möglichkeit der Verwendung eines Fensters (Hann-Fenster) zugelassen, das die
negativen Auswirkungen der spektralen Leckage reduziert, aber dies ist auf die Situationen beschränkt,
in denen die PLL-Schleife die Synchronisierung verloren hat.
Die Norm IEC 61000-4-7 spezifiziert die angeforderte Genauigkeit des Synchronisationsblocks. Dies
ist wie folgt ausgedrückt: die Zeit zwischen der steigenden ersten Abtastimpuls und (M+1)-dieses Impulses
(wobei M die Anzahl der Proben innerhalb des Messfensters ist) sollte der Laufzeit der angegebenen
Anzahl der Perioden innerhalb des Fensters (10 oder 12) mit einer maximalen Fehlergrenze von ± 0,03%
entsprechen. Um dies auf einfache Weise zu erklären, betrachten wir das folgende Beispiel. Indem eine
Frequenz von 50 Hz angenommen wird, beträgt das Messfenster 200 ms. Wenn der erste Abtastimpuls
im Moment t = 0 erscheint, wird der erste Abtastimpuls des nächsten Messfensters im Moment t =
200±0,06 ms erscheinen. Diese ± 60 µs sind die zulässige Abweichung von der Abtastflanke. Die Norm
definiert auch den minimalen Frequenzbereich, bei denen die obige Genauigkeit des Synchronisierungs-
systems eingehalten werden sollte und als ±5% der Nennfrequenz bestimmt wird, also 47,5...52,5 Hz und
57...63 Hz entsprechend für 50 Hz- und 60 Hz-Netze.
Ein weiteres Problem ist der Bereich der Werte der Eingangsspannung, unter der der PLL-Kreis kor-
rekt funktionieren wird. Die Norm 61000-4-7 gibt hier keine spezifische Anleitung oder Anforderungen an.
Hingegen die Norm 61000-4-30 bestimmt den Wertebereich der Versorgungsspannung, in der die metro-
logischen Parameter nicht verschlechtert werden und die Klasse A bestimmt sie auf 10%...150% U
Analysator erfüllt die obigen Anforderungen, bezüglich der Funktionsweise des PLL-Systems auch für die
niedrigste unterstützte Nennspannung U
3.6

Frequenzmessung

Das Signal zur 10-sekündigen Messung der Frequenz wird aus dem Referenzkanal entnommen (das
kann die Spannung L1, L2 oder L3 sein). Dies ist das gleiche Signal, mit dem die PLL-Schleife synchroni-
siert wird. Das Signal der Referenzbahn passiert den Bandpassfilter des 2-ten Grades, dessen Durchlass-
bereich auf eine Frequenz von 40..70 Hz bestimmt wurde. Die Aufgabe dieses Filters ist es, die Oberwel-
len zu reduzieren. Dann wird aus dem gefilterten Verlauf ein Rechtecksignal gebildet. Während des 10-
sekündigen Messintervalls wird die Anzahl der Perioden des Signals und deren Laufzeit zusammenge-
zählt. Die 10-sekündigen Zeitabstände werden durch die Echtzeituhr bestimmt (jede Multiplizität von 10
Sekunden). Die Frequenz wird als Verhältnis der Anzahl der Perioden und der Laufzeit berechnet.
3.7

Methode der Messung der Komponenten der Oberwellen

Die Messung der Oberwellen wird gemäß der Empfehlungen der Norm IEC 61000-4-7 durchgeführt.
Sie gibt die Methode der Berechnung der jeweiligen Komponenten der Oberwellen an.
Der gesamte Prozess besteht aus mehreren Phasen:

Synchrone Abtastung (10/12 Perioden),

FFT-Analyse (Fast Fourier Transform)

Gruppierung.
Der FFT-Analyse wurde das 10/12-Perioden-Messfenster (ca. 200 ms) unterzogen. Als Ergebnis er-
halten wir eine Reihe von Spektralbändern mit einer Frequenz von 0 Hz (DC) bis zur 50. Oberwellen (ca.
2,5 kHz für 50 Hz oder 3 kHz für 60 Hz). Der Abstand zwischen den Spektralbändern resultiert aus der
66
Bedienungsanleitung PQM-702(T), PQM-703, PQM-710, PQM-711
=64 V, also ca. 6 V.
nom
. Der
din