福祿克公司去年年底推出的新型190系列萬用表波表已經(jīng)在電力，電子設(shè)備行業(yè)贏得了盛譽，甚至不經(jīng)常首選示波器作為診 斷工具的工程師也在使用190系列。在本文，福祿克的高級產(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(wù)，系統(tǒng)集成一直到系統(tǒng)開發(fā)的整體應(yīng)用能力。

現(xiàn)在，所有的現(xiàn)代電源控制系都具備控制是電路，這些控制 電路在電氣上是同電力電子設(shè)備隔離的?；谖⑿涂刂破鞯?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。

當然您可以使用兩臺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，比如福祿克生產(chǎn)的高性能的 190系列萬用示波表。

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190系 列萬用示波表的兩個輸入端則是完全隔離的，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 子間的隔離的同時安全等級高達二類1000V（CAT 口 ）和三類 600（CAT田）。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最大額定電壓，還規(guī)定了儀表所使用的 環(huán)境，即過壓分類-CAT田比CAT 口要求更嚴格。190系列萬 用示波表的每個輸入端子的浮動電壓（在端子和地之間的最大 電壓）也高達二類1000V和三類600V。根據(jù)這些分類，可以 看出190系列萬用波表無論在專業(yè)領(lǐng)域或是工業(yè)應(yīng)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(yīng)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。標準的臺式示波器在使用 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190系列萬用示 波表的浮動電壓指標意味著它安全的多。 使用190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(yù)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完全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，190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

一種最常見的電動機驅(qū)動就是PWM變頻器，在這些變頻器 中，半導(dǎo)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(yīng)使電流平 滑恢復(fù)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）調(diào)制變頻器的電壓和電流的波形

三相感應(yīng)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, 電壓值會在顯示正常，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。最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)190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190系列萬用示波表就完全 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）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(yīng)，重新使輸出電壓穩(wěn) 定，使電壓上下波動降到最低。如果性能不好則可能導(dǎo)致系 統(tǒng)故障。

針對負載的變化快速響應(yīng)是現(xiàn)代開關(guān)電源的一個基本要求

開關(guān)電源的輸出通過高頻變換電路中的變壓器和輸入的高電 壓隔離。要檢測反饋和控制電路的響應(yīng)，可以用190系列萬 用示波表的輸入A檢測輸出電壓隨負載變化的情況，而用輸 入B同時觀察變化器中控制半導(dǎo)體開關(guān)中的高頻脈沖的情況。

通過在示波表的屏幕上觀察兩個信號之間的時間延遲，反饋 系統(tǒng)的響應(yīng)可以很容易確定，如果需要的話，可以采取措施 加速電路的響應(yīng)。

同時測量開關(guān)電源的輸出和高頻轉(zhuǎn)換器的脈沖，可以得到反饋系統(tǒng)的響應(yīng)

同時測量開關(guān)電源的輸出和高頻轉(zhuǎn)換器的脈沖，可以得到反饋系統(tǒng)的響應(yīng)

測量工業(yè)系統(tǒng)的功率因數(shù)

通過使用電流鉗190系列萬用示波表可以測量系統(tǒng)的有功功 率，無功功率和視在功率，甚至可以直接測量功率因數(shù)。這 意味著可以很容易的檢查功率的分布，比如，一個工廠中的 供電系統(tǒng)能否容納更多的負載。一套快速的檢查過程馬上可 以讓系統(tǒng)規(guī)劃人員知道是否計劃中的擴容會導(dǎo)致功率因數(shù)降 到規(guī)定的參數(shù)以下以避免供電部門的處罰。

190示波表提供了這樣的典型應(yīng)用。過去，示波器因為相間連 接的危險性并不是進行這種測量的合適的儀器。因為如果沒 有合適的接地，偶爾的相間連接，儀器就有可能帶電從而產(chǎn) 生危險?，F(xiàn)在，190系列中示波表的浮地的特點表明實際上在 所有的工業(yè)環(huán)境中，相間連接不會導(dǎo)致儀器本身帶電。