Optimización de trenes de transmisión eléctricos con osciloscopios MXO

Su misión

La caracterización del rendimiento de trenes de trasmisión es multifacética y asegura una integración sin interrupciones, así como una óptima funcionalidad. Se requiere del análisis de formas de onda de voltaje y corriente en puntos clave del tren de trasmisión para determinar tanto la conversión de potencia en diferentes etapas como la eficiencia y el factor de potencia para encontrar aquellas áreas que deben mejorarse. Deben validarse los algoritmos de control del motor para lograr que su comportamiento sea preciso y responda a la entrada de control. El análisis de transitorios ayuda a determinar la respuesta del tren de trasmisión a cambios repentinos en las condiciones de carga o potencia. Identificar y mitigar las distorsiones armónicas del sistema ayudan a mejorar la calidad de la potencia, así como la confiabilidad general del tren de trasmisión. Este enfoque general asegura un conocimiento a fondo del comportamiento del tren de trasmisión y ayuda a optimizar su rendimiento.

Solución de Rohde & Schwarz

Cuando se trata con requerimientos de medición tan variados y se busca obtener resultados precisos, es necesario contar con diferentes instrumentos. Los analizadores de potencia, analizadores vectoriales de baja frecuencia, así como los decodificadores de bus pueden a ayudar a realizar mediciones precisas. Los osciloscopios también juegan un papel único al visualizar las relaciones de tiempo y amplitud, al tiempo que ofrecen una variedad de herramientas como FFT, funciones matemáticas, análisis de armónicos, decodificación protocolos de comunicaciones digitales y análisis de la respuesta en frecuencia.

Como un osciloscopio de nueva generación, la serie MXO destaca en la optimización de trenes de trasmisión eléctricos gracias a que proporcionan un tiempo de análisis básico, la adquisición de formas de onda más rápida actualmente disponible, una resolución HD de 18 bits, funciones de espectro FFT ultrarrápidas, así como longitudes de registro muy profundas. La serie MXO 5 es el primer osciloscopio de ocho canales para un análisis trifásico en el que se miden al mismo tiempo tanto el voltaje como la corriente.

Ventajas

• 4.5 millones de formas de onda por segundo: el más alto índice de captura, hasta un 99 %
• Modo HD de 18 bits: el más preciso y exacto que se dispone
• 400/500 Mpts por canal: mantiene elevadas las velocidades de muestreo por más tiempo
• 45 000 FFT/s: espectro sensible para análisis de EMI
• Sistema de disparo digital: máxima sensibilidad de disparo disponible de 0.0001 div

El control de transmisión del inversor necesita más canales

La conversión de la energía de la batería de CC a energía de transmisión del motor eléctrico de CA es un elemento principal del tren de transmisiones. Para mejorar la eficiencia, las puertas del inversor (tótem), las cuales se han temporizado adecuadamente, conmutan los pulsos de CC en diferentes anchos con una PWM filtrada en formas de CA para impulsar el motor. Los motores eléctricos trifásicos necesitan tres conjuntos de puertas inversoras, cuya lógica de conmutación y sincronización afectará el rendimiento de la transmisión. En cada fase del inversor se miden el voltaje y la corriente. Los sensores que miden la fuerza de rotación generada por el cigüeñal (torque), así como la fuerza de transmisión del motor proporcionan la información. La serie MXO 5 cuenta con más canales para ayudar a capturar una visión completa de los controles de transmisión del inversor.

Problema de la puerta de conmutación

Para una mejor eficiencia y una respuesta más rápida del tren de trasmisión, los diseños con transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) se están cambiando por transistores que utilicen tecnología de banda ancha prohibida (por ejemplo, carburo de silicio; SiC), que proporciona una conmutación más rápida. Y lo que es más importante, los transistores tienen una resistencia dinámica más baja para mejorar la eficiencia conductiva.

Los flancos de subida/bajada más rápidos suponen un desafío de diseño ya que pueden introducir ruido EMI en un sistema. Al activar tanto las puertas del lado alto como del bajo, las señales parasitarias pueden intensificar la sobremodulación y causar eventos de disparo dañinos. Se necesita de un análisis adicional de sincronización para los transistores y los circuitos del inversor.

El sistema de disparo digital de la serie MXO es de mucha utilidad al momento de detectar picos en las puertas de los transistores. La resolución HD de 18 bits cuenta con una forma de onda de alta precisión que puede dispararse con elevada sensibilidad de disparo para ayudar a depurar diseños. La rápida FFT ayuda a detectar emisiones EMI y mejora los diseños de filtro de circuitos.

Resumen

Las mejoras de trenes de trasmisión eléctricos exigen diferentes enfoques de prueba, desde mejoras de armónicos trifásicos de alto nivel hasta análisis de conmutación del excitador de puerta. A diferencia de los analizadores de potencia destinados a mediciones específicas de alta precisión, los osciloscopios pueden brindar una visión sincronizada que ayuda a los usuarios a entender el comportamiento, que varía en el tiempo, para diferentes controles de sincronización. Los osciloscopios también son muy versátiles con las capacidades de prueba tanto en los dominios de tiempo como de frecuencia para mediciones de eficiencia energética, depuración de EMI, análisis de armónicos y decodificación de bus.

Los osciloscopios de la serie MXO vienen con longitudes de registro profundas estándar que los hacen ideales para medir trenes de trasmisión eléctricos, ya que por lo general suelen tener respuestas lentas. El sistema de disparo digital, la precisión HD, la pista de mediciones, el análisis rápido de espectro y la función de ocho canales dan lugar a un sinfín de posibilidades de medición a la hora de evaluar el rendimiento del tren de trasmisión.