Einstellen der Verzögerungszeit

Die MiniPWZ-2 wird meistens nicht als alleinstehendes Gerät verwendet, sondern in Kombination mit weiteren Schaltungsteilen. Beispielsweise ist ein weiterer Trafo zum Heruntertransformieren von Mittelspannung vorgeschaltet oder es sind zusätzliche Schaltstufen auf der Ausgangsseite vorhanden. Diese zusätzlichen Schaltungsteile können die Phasenlage und die Laufzeiten der Schaltsignale beeinflussen. Um diesen Einfluss auszugleichen, können in der MiniPWZ-2 für jeden Kanal individuelle Verzögerungszeiten hinterlegt werden.

Vorgehensweise

Schritt 1: Messung vorbereiten

Um die Verzögerungszeiten zu messen, empfiehlt es sich die MiniPWZ-2 mit Mode4, Angle On = 0° und Angle Off = 180° zu konfigurieren.

Schritt 2: Verzögerungszeiten messen

Die Messung unterscheidet sich je nach Aufbau der Ein- und Ausgangsschaltung. Im folgenden Beispiel wurde ein Testsignal von einem Funktionsgenerator in den 50-Hz-Eingang der MiniPWZ-2 eingespeist (gelb) und das Ausgangssignal mit einem Oszilloskop gemessen (rot). Dabei ist zu beachten, dass das Ausgangssignal auf Grund der Open-Drain-Schaltung der verwendeten Ausgangsplatine invertiert ist (24V = "Off", 0V = "On"). Bei komplexeren Aufbauten kann die Messung deutlich komplizierter sein. Die Verzögerungszeit für das Einschalten ("On") wurde als Zeit zwischen erster steigender Flanke des Eingangssignals und erster fallender Flanke des Ausgangssignals gemessen (FRFF(C1,C2)). Die Verzögerungszeit für das Ausschalten ("Off") wurde als Zeit zwischen erster fallender Flanke des Eingangssignals und erster steigender Flanke des Ausgangssignals gemessen (FFFR(C1,C2)). Die gewählten Messmethoden können sich je nach Aufbau unterscheiden.

Schritt 3: Verzögerungszeiten einstellen

Die Verzögerungszeiten können auf der Seite "Delay Config" für jeden Kanal und getrennt für Ein- und Ausschalten konfiguriert werden. Die Werte werden dauerhaft in der MiniPWZ-2 gespeichert und bleiben auch nach einem Neustart erhalten. Im Beispiel wurde in Schritt 2 eine Verzögerungszeit von 30 µs für das Einschalten und -17 µs für das Ausschalten gemessen. Um diese Werte zu kompensieren, wurden die Verzögerungszeiten auf -30 µs für das Einschalten und +17 µs für das Ausschalten eingestellt.

Schritt 4: Kontrolle des Ergebnisses

Nachdem die Verzögerungszeiten eingestellt wurden, sollte die Messung aus Schritt 2 wiederholt werden. Die Verzögerungszeiten sollten nun nahe 0 sein.

Verzögerungen die größer sind als eine Periode

Die Mini PWZ II ist in der Lage Verzögerungen im Bereich von -100 ms bis +100 ms auszugleichen. Daher kann die Verzögerung größer als eine Periode des Netzsinus (20 ms bei 50 Hz) sein. Im folgenden Abschnitt wird beschrieben wie Verzögerungen gehandhabt werden, bei denen dies der Fall ist.

Die Mini PWZ II tastet das Referenzsignal mehrmals pro Netzperiode ab und berechnet immer die aktuelle Periode des Referenzsignal. Mit der berechneten Periode und den konfigurierten Verzögerungen werden die Schaltzeitpunkte kontinuierliche an das Referenzsignal angepasst.

Vereinfacht erfolgt die Berechnung des Schaltzeitpunkts folgendermaßen:

Schaltzeitpunkt = Schaltwinkel / 360° ⋅ Periode + Verzögerungszeit

Anschließend wird überprüft ob der Schaltzeitpunkt kleiner als 0 oder größer als die Periode ist. Ist dies der Fall wird so lange die Periodendauer addiert oder subtrahiert, bis der Schaltzeitpukt zwischen 0 und der Periodendauer liegt und anschließend dieser Schaltzeitpunkt gespeichert.

Dieses Vorgehen sorgt dafür, dass auch bei großen Verögerungen der Ausgangsstufe zum richtigen Phasenwinkel geschalten wird. Allerdings kann es vorkommen, dass zwei Kanälen mit deutlich unterschiedlichen Verzögerungen (> 20 ms) trotzdem in der gleichen Periode schalten. Diese Verhalten soll im Folgenden an Hand eines Beispiels erläutert werden. Um die Berechnungen zu vereinfachen, wird von einer Periode von 20 ms ausgegangen.

	Kanal 0	Kanal 1
Gemessene Verzögerung	+30 ms	+50 ms
Eingestellte Verzögerung	-30 ms	-50 ms
Eingestellter Winkel	90°	90°
Berechneter Schaltzeitpunkt	90°/360° ⋅ 20 ms - 30 ms = -25 ms	90°/360° ⋅ 20 ms - 50 ms = -45 ms
Korrigierter Schaltzeitpunkt	-25 ms + 2 ⋅ 20 ms = 15 ms	-45 ms + 3 ⋅ 20 ms = 15 ms
Resultierender Winkel	(15 ms + 30 ms)/20 ms ⋅ 360° = 810° = 90°	(15 ms + 50 ms)/20 ms ⋅ 360° = 1170° = 90°

Man erkennt, dass die beiden Verzögerungen zum korrekten Schaltwinkel führen. Allerdings schalten die Ausgangsstufen in unterschiedlichen Perioden.

Bei Verzögerung die größer als eine Periode sind, ist daher der korrekte zeitliche Bezug zwischen zwei Kanälen nicht in allen Fällen gegeben.