LMG600高精度功率分析儀同步測(cè)量

在電氣測(cè)量中，同步是精確匹配測(cè)量數(shù)據(jù)的過(guò)程，以便從基本相同的時(shí)刻開始。當(dāng)有來(lái)自不同位置和不同時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)以及在不同時(shí)間范圍內(nèi)測(cè)量的數(shù)據(jù)時(shí)，需要同步。LMG600定義了三種不同級(jí)別的同步：通道、儀器和系統(tǒng)級(jí)別。通道級(jí)別是指電壓和電流通道以及各功率通道的同步。儀器級(jí)別描述了儀器與所施加信號(hào)的同步以及C值(在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)測(cè)量的值)和H值(在諧波窗口測(cè)量的值)之間的同步。系統(tǒng)級(jí)別用于描述各種儀器的同步。

1. 儀器級(jí)別同步

儀器級(jí)別同步是指某組的所有通道與所施加信號(hào)的同步。 同樣它也是指在測(cè)量C值和H值時(shí)的同步。第二種情況如下所述。

對(duì)于C值和H值，必需在整數(shù)個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。一方面，H值(諧波)是在固定數(shù)量的周期內(nèi)測(cè)量的，不受周期時(shí)間的影響。另一方面，C值(RMS值和功率)通常在固定時(shí)間(周期時(shí)間)內(nèi)測(cè)量。LMG600上有三種不同的選項(xiàng)(周期模式)，用于確保顯示的C值和H值與時(shí)間同步。

ü 在“Instrument儀器”菜單和“Measuring測(cè)量”選項(xiàng)卡下，按“cycle周期”并選擇周期模式。選項(xiàng)“Fixed Interval固定間隔”、每組的諧波(例如“Harm1諧波組1”)、“Scope示波器”和“Flicker閃爍”可用。選項(xiàng) “Extern外部”用于從外部設(shè)置周期時(shí)間。通過(guò)按屏幕底部狀態(tài)欄上的周期，可以到達(dá)相同的菜單。

2.1 Fixed Interval固定間隔

在這種循環(huán)模式下，重點(diǎn)是計(jì)算基于周期的值(C值)，手動(dòng)設(shè)置周期時(shí)間。每組基于周期的值顯示一組諧波。

§ 情況1：諧波值的計(jì)算速度快于基于周期的值

讓我們假設(shè)周期時(shí)間等于一秒，這意味著每秒有一組C值。諧波窗口的數(shù)量是固定的，等于每秒5次諧波。為了使H值與C值同步，僅顯示最后一次諧波計(jì)算。

圖 2：固定間隔，H值>C值

§ 情況 2：諧波值的計(jì)算速度慢于基于周期的值

現(xiàn)在我們假設(shè)循環(huán)時(shí)間為50ms。然后，每秒計(jì)算20組C值，而諧波窗口的數(shù)量是固定的，等于每秒5個(gè)H值。將顯示多個(gè)C值及同一組諧波值。

圖 3：固定間隔，H值值<>

2.2 諧波

當(dāng)選擇諧波周期模式時(shí)，重點(diǎn)是關(guān)注某組(定義為主組)的諧波值。主組用于定義虛擬的周期時(shí)間。所有組的C值的計(jì)算都是使用此虛擬周期時(shí)間完成的。每組諧波值(主組)正好有一組C值(所有組)。其他組的諧波值則單獨(dú)計(jì)算。下圖說(shuō)明了這些情況。

如在主組上每秒測(cè)量5組H值，則設(shè)備的所有組上測(cè)量相同數(shù)量的C值(5組C值/秒)。其他組的H值數(shù)量單獨(dú)計(jì)算得出，如上所述。例如，另一組每秒測(cè)量1組H值，因此相同的測(cè)量值將顯示五次。

圖 4：諧波

有兩種方法來(lái)決定哪個(gè)組是主組。要么選擇信號(hào)頻率最高的組作為主組，或選擇信號(hào)頻率最低的組。第一種情況下的問(wèn)題是來(lái)自較慢組的大量重復(fù)數(shù)據(jù)。在第二種情況下時(shí)間分辨率最差。

ü 在周期模式選擇中，選項(xiàng)Harm1~Harm7相對(duì)每個(gè)組都可用。如果選擇其中之一，則周期時(shí)間不是用戶定義的，而是根據(jù)相應(yīng)諧波分析的周期長(zhǎng)度自動(dòng)調(diào)整的。

ü 在“Group組”菜單和“Harmonics諧波”設(shè)置下，“Spect.Mode頻譜模式”可以設(shè)置為“Harmonics諧波”或“Frequency頻率”，間隔長(zhǎng)度分別取決于間諧波和頻率或周期時(shí)間。僅當(dāng)周期模式設(shè)置為“Fixed Interval固定間隔”時(shí)，“Freauency頻率”選擇才會(huì)生效 。

2.3 示波

LMG600具有一個(gè)特殊功能，即示波周期模式，可以設(shè)置UIP(電壓、電流和功率)采樣值的連續(xù)無(wú)間隙輸出和C值的無(wú)間隙輸出。對(duì)于前面的選項(xiàng)，重點(diǎn)是H值或C值，并存在重復(fù)或缺失的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，重點(diǎn)放在無(wú)間隙采樣上，而C值和H值可以在每個(gè)周期輸出。在固定間隔模式下，周期時(shí)間由用戶定義，諧波模式上是基于諧波窗口次數(shù)的固定值。在示波模式下，周期時(shí)間僅取決于真實(shí)記錄速率/記錄頻率。

周期時(shí)間=(1/真實(shí)記錄頻率)*緩存中的采樣值總數(shù)=

用戶可以通過(guò)GLCSR命令定義設(shè)定采樣頻率(以Hz為單位)，在設(shè)定的頻率和實(shí)際的頻率之間，存在差異。原因是基于儀器的最大采樣率，即LMG600的1.2MHz(A模塊)，有預(yù)定義的采樣頻率集。當(dāng)用戶選擇一個(gè)采樣頻率時(shí)，儀器將選定下一個(gè)最大的預(yù)定義值?？梢允褂肎LPSR命令讀取真實(shí)記錄頻率。

周期時(shí)間是根據(jù)真實(shí)記錄速率計(jì)算和每個(gè)周期的樣本總數(shù)按等式(1.1)計(jì)算的，可以使用GLPTLEN命令獲取樣本總數(shù)。

當(dāng)緩存滿時(shí)，當(dāng)前周期結(jié)束，新周期開始。

ü 通過(guò)選擇“Scope示波”周期模式，重點(diǎn)是采樣值的計(jì)算。所有其他的測(cè)量值(例如H值、C值、瞬態(tài)值、閃爍值)可以每個(gè)周期輸出一次。

下面提供了有關(guān)如何使用此功能的Python代碼示例。在本例中，設(shè)置了一個(gè)通道的電壓、電流和功率的連續(xù)無(wú)間隙輸出采樣值。同一通道的電壓和電流的真有效值以及功率通過(guò)使用Cont On命令每周期輸出一次。最終，所有結(jié)果都存儲(chǔ)在CSV文件中。請(qǐng)注意，此示例對(duì)于讀取瞬態(tài)事件采樣值或閃爍值無(wú)效。

#同一個(gè)通道的電壓、電流和功率采樣值和真有效值

cycleno=int(raw_input("nPlease specify the number of cycles: ")) #設(shè)置周期數(shù)

sampling_rate=int(raw_input("nPlease specify the sampling rate: ")) #設(shè)置采樣速率

if (sampling_rate>1212121 or sampling_rate<=0):

print "nThe maximum sampling rate is 1,212121 MSamples per Second!nPlease restart and specify a valid sampling raten"

sys.exit()

IP=str(raw_input("nPlease specify the IP address of the device: ")) #定義儀器的IP地址

TestDevice = LMG600(10) #超過(guò)10秒之后連接超時(shí)

TestDevice.open("ethernet", IP)

TestDevice.write_opc("*zlang short") #選擇短指令模式

TestDevice.write_opc("glctrac 0,'U1111'") #選擇Track0軌跡0 的信號(hào)

TestDevice.write_opc("glctrac 1,'I1111'") #選擇Track1軌跡1 的信號(hào)

TestDevice.write_opc("glctrac 2,'P1111'") #選擇Track2軌跡2 的信號(hào)

TestDevice.write_opc("glcsr %d" % (sampling_rate))

TestDevice.write_opc("cyclmod SCOPE") #調(diào)整周期長(zhǎng)度到采樣速率模式

TestDevice.write_opc("inim") #實(shí)現(xiàn)采樣值的緩存讀取

samples_per_cycle = TestDevice.request("glptlen?") #讀取每周期的采樣值

ts = TestDevice.request("glpsr?") #讀取真實(shí)采樣速率

upper_border = int(samples_per_cycle) - 1

#讀取每條軌跡的采樣值

glpquery = "glpval? 0,(0:%d); glpval? 1,(0:%d); glpval? 2,(0:%d)" % (upper_border, upper_border, upper_border)

print glpquery

print ts

col_sep = ";" #列分隔符

dec_sep = "." #小數(shù)分隔符

answer = TestDevice.request(glpquery)

TestDevice.write("ACTN; DURNORM?; UTRMS?; ITRMS?; P?; %s" % glpquery) #指定所有的輸出

TestDevice.write("CONT ON") #開始連續(xù)輸出

#得到每周期的結(jié)果

x = 0

answer = ""

while x < cycleno:

current_answer = TestDevice.read()

current_answer_splitted = current_answer.split(";")

durnorm = current_answer_splitted[0]

utrms = current_answer_splitted[1]

itrms = current_answer_splitted[2]

p = current_answer_splitted[3]

glctrac_0 = current_answer_splitted[4]

glctrac_1 = current_answer_splitted[5]

glctrac_2 = current_answer_splitted[6]

glctrac_0_splitted = glctrac_0.split(",")

glctrac_1_splitted = glctrac_1.split(",")

glctrac_2_splitted = glctrac_2.split(",")

sample_count = 0

while sample_count < len(glctrac_0_splitted):

answer += ("%d" % (x)) + col_sep + durnorm + col_sep + ("%d" % (sample_count)) + col_sep + utrms + col_sep + glctrac_0_splitted[sample_count] + col_sep + itrms + col_sep + glctrac_1_splitted[sample_count] + col_sep + p + col_sep + glctrac_2_splitted[sample_count] + "r"

sample_count = sample_count + 1

x=x+1

TestDevice.write("CONT OFF") #停止連續(xù)輸出

print answer

#輸出結(jié)果到CSV文件

csv_handle = open("Gapless Scope.csv", "w") #創(chuàng)建文件對(duì)象

#生成CSV文件參數(shù)名欄

csv_header = "Cycle" + col_sep + "Measuring Time (sec)" + col_sep + "Samples Number" + col_sep + "Voltage Rms (V)" + col_sep + "Voltage Sample (V)" + col_sep + "Current Rms (A)" + col_sep + "Current Sample (A)" + col_sep + "Power (W)" + col_sep + "Power Sample (W)" + "n"

csv_handle.write(csv_header) #寫參數(shù)名到文件

csv_handle.write(answer) #寫測(cè)量結(jié)果到文件

TestDevice.write("GTL") #關(guān)閉通訊接口并設(shè)置到本地控制

TestDevice.close(False) #使用False避免重置儀器設(shè)置或移除它以重置儀器設(shè)置

print "Measurement finished!n"

csv_handle.close() #關(guān)閉記錄文件#結(jié)束

使用GLCTRAC命令，您可以定義軌跡的信號(hào)并選擇將要測(cè)量的信號(hào)的采樣值。最多可提供16條軌跡(使用GLPNTR命令在無(wú)間隙示波期間讀取可用軌跡的數(shù)量)。信號(hào)選擇基于以下定義：

§ 使用ACTN命令，可以指定將輸出的值。通過(guò)添加通道數(shù)字從特定通道中選擇一個(gè)，例如，UTRMS2表示第二個(gè)通道的真有效值電壓。如果不添加任何數(shù)字(例如UTRMS)，則將輸出第一個(gè)通道的真有效值電壓。

§ 通過(guò)使用Cont On命令，選定的測(cè)量值將在每個(gè)周期連續(xù)輸出 。

審核編輯：湯梓紅