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美國福祿克公司是的三大電子測試儀器儀表的跨國生產(chǎn)廠商之一。 從去年年底推出的技術(shù)新型190CC系列萬用示波表已經(jīng)在電力，電子設(shè)備行業(yè)贏得了盛譽，甚至不經(jīng)常選示波器作為診斷工具的工程師也在使用190CC系列。
在本文，福祿克的產(chǎn)品專家解釋了隔離輸入的特性是如何使該儀器具備了從現(xiàn)場服務，系統(tǒng)集成一直到系統(tǒng)開發(fā)的整體應用能力。 現(xiàn)在，所有的現(xiàn)代電源控制系統(tǒng)都具備控制電路，這些控制電路在電氣上是同電力電子設(shè)備隔離的。基于微型控制器的邏輯電路一般都工作在3到5V的電壓下，而電力電子設(shè)備則是由三相380V的電源驅(qū)動的。而且這樣的系統(tǒng)有可能有一個或幾個浮動的部分，所以不能認為它們是共地的。
在這樣一個系統(tǒng)中選擇測試點是非常棘手的事，因為潛在的電壓差可能高達幾百伏。所以在測量同時有控制和電源回路的情況下通常會分成兩個步驟進行，把測量高電壓和低電壓分開，這樣就可以避免高電壓對電子設(shè)備以及人身的傷害。但這種測試方法的缺點是測試不能同時進行，這就意味著在測試具有關(guān)聯(lián)性的故障時非常困難。 當然您可以使用兩tai獨立的儀器來同時測量，但是當分析時序關(guān)系時這樣的方法就無能為力了。一種比較好的方法就是使用一臺雙通道輸入的儀器，如福祿克公司生產(chǎn)的高性能的190C系列便攜式萬用示波表。 隔離輸入 標準雙通道輸入的示波器的兩個輸入端是共地的，而190C系列萬用示波表的兩個輸入端則是*隔離的，這意味著您可以在兩個輸入端子同時安全地接入相差很大的電壓。
輸入端子間的隔離的安全等級高達二類1000V(CATII)和三類600V(CATIII)。 CAT是IEC定義的測量儀器的安全等級。它不但定義了測量儀表的大額定電壓，還規(guī)定了儀表所使用的環(huán)境，即過壓分類－CATIII比CATII要求更嚴格。190C系列萬用示波表的每個輸入端子的浮動電壓（在端子和地之間的大電壓）也高達二類1000V和三類600V。根據(jù)這些分類，可以看出190C系列萬用示波表無論在專業(yè)領(lǐng)域或是工業(yè)應用當中都是非常安全的。 這與其他很多示波器形成了鮮明的對比，很少示波器能提供雙隔離輸入。即使有些示波器有隔離輸入，隔離電壓也是很低的，差不多只有30V，有些需要配相應的探頭才能達到300V。在工業(yè)環(huán)境中300V到400V的電壓是常見的，這時能否使用這樣的示波器便很成問題。 普通的標準臺式示波器在使用中經(jīng)常不接地（非法的），這就使輸入端子浮空，從而大大的增加了人身傷害的危險甚至發(fā)生觸電事故，而190C系列萬用示波表的浮動電壓指標意味著它安全性能的大大地提高了很多。
使用190CC系列萬用示波表，即使是在不熟悉的環(huán)境中，只要采取一些常識性的預防措施就您就可以放心的進行測量。實際上，即使兩個輸入端子接上*相反的電源電壓也不會對儀器或其他電路造成任何破壞。 不僅在安全方面，190CC系列萬用示波表的高達2.5GS/S的采樣率在測量高頻輸入和輸出信號時也非常理想。它的“即觸即測"(Connect-and-View?)自動觸發(fā)功能可以自動設(shè)置正確的觸發(fā)條件，這就使得包括電動機驅(qū)動和控制信號在內(nèi)的各種信號的觸發(fā)變的非常簡單，您就可以更快地排除故障。
解決電動機和變頻器的故障 一種常見的電動機驅(qū)動就是PWM脈寬調(diào)制變頻器，在這些變頻器中，半導體開關(guān)，例如可控硅或現(xiàn)在更常見的IGBT（雙門隔離變換器），通過由微處理器控制的電路觸發(fā)，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓脈寬調(diào)制輸出來進行電動機驅(qū)動。 脈寬調(diào)制變頻器電路原理圖 輸出電壓實際上是一系列一定數(shù)量的正的或負的脈沖，在每個脈沖周期中變化的脈寬形成了變化的平均電壓:脈寬越寬，平均電壓越高。如果在電源電壓波形周期的前部和后部這些開關(guān)被觸發(fā)產(chǎn)生窄的脈沖，而在中間部分產(chǎn)生寬的波形，那么輸出電壓的平均值就會接近主線頻率的正弦波。
盡管輸出電壓看起來有些變形，但是電動機的很大的自感應使電流平滑恢復到正弦波的形狀，電動機也就可以平滑地運行了。通過改變脈沖的時鐘比率，輸出頻率，電動機速度就可以改變。 在電動機端子同時測量脈寬調(diào)制變頻器的電壓和電流的波形 三相感應電動機的一種典型故障就是其中的一相突然失電。在這種情況下另外兩相線圈就會產(chǎn)生更大的電流，從而引起溫度升高并可能引起電動機提前故障。單相失電很難察覺，除了溫度升高和一些扭矩和平滑性的下降以外，電動機看起來運行正常。對單相的測量很困難，因為如果在電動機端子測量電壓，電壓值會顯示正常，因為旋轉(zhuǎn)的線圈類似一個發(fā)電機，會在開相的線圈中產(chǎn)生電壓。
好的測量方法就是對三相都進行電流測量，這樣才能找出沒有電流的開路的一相。 如果檢測到了這樣的情況，問題可能是出在電動機本身或驅(qū)動電路。為了確認情況，有必要檢查IGBT的輸出并和微型控制器的輸出脈沖比較。這樣就可以體現(xiàn)190CC系列萬用示波表的隔離輸入。在普通示波器上想同時觀察這兩個信號是不可能的，因為電壓相差很大。使用190C系列萬用示波表就*沒有問題。如圖所示，輸入端子A設(shè)置成檢測控制回路輸出脈沖5V觸發(fā),而輸入端子B被設(shè)定測量IGBT的輸出，電壓高達400V。從屏幕上的顯示可以清楚的看到兩個信號基于時間的聯(lián)系，可以看出在這個例子中IGBT的輸出是正確的。 控制電路的觸發(fā)脈沖和電動機中IGBT輸出之間的關(guān)系。
調(diào)試開關(guān)電源 在電動機的驅(qū)動裝置中，是依靠頻率的改變來控制電動機的轉(zhuǎn)速，而開關(guān)電源的頻率是固定的。而且對于開關(guān)電源一個關(guān)鍵的性能就是針對不同負載的穩(wěn)定性－如果負載變化，電源必須要通過一個反饋回路實現(xiàn)快速反應，重新使輸出電壓穩(wěn)定，使電壓上下波動降到低。如果性能不好則可能導致系統(tǒng)故障。
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