Convertoare de frecvență, ca multe alte convertoare electronice alimentate de la rețea curent alternativ cu o frecvență de 50 Hz, numai datorită dispozitivului lor, distorsionează forma curentului consumat: curentul nu depinde liniar de tensiune, deoarece redresorul de la intrarea dispozitivului este, de regulă, obișnuit, că este, incontrolabil. La fel, curentul de ieșire și tensiunea convertorului de frecvență - diferă, de asemenea, într-o formă distorsionată, prezența multor armonici datorită funcționării invertorului PWM.
Ca rezultat, în procesul de alimentare regulată a statorului motorului cu un curent atât de distorsionat, izolația acestuia îmbătrânește mai repede, rulmenții se deteriorează, zgomotul motorului crește, crește probabilitatea defecțiunilor termice și electrice ale înfășurărilor. Iar pentru rețeaua de alimentare, o astfel de stare este întotdeauna plină de prezența interferențelor care pot dăuna altor echipamente alimentate din aceeași rețea.
Pentru a scăpa de problemele descrise mai sus, sunt instalate filtre de intrare și ieșire suplimentare la convertoarele de frecvență și motoare, care salvează atât rețeaua de alimentare, cât și motorul alimentat de acest convertor de frecvență de factori nocivi.
Filtrele de intrare sunt proiectate pentru a suprima zgomotul generat de redresor și de invertorul PWM al convertorului de frecvență, protejând astfel rețeaua, iar filtrele de ieșire sunt proiectate pentru a proteja motorul însuși de zgomotul generat de invertorul PWM al convertorului de frecvență . Filtrele de intrare sunt inductoare și filtre EMI, iar filtrele de ieșire sunt filtre de mod obișnuit, inductoare de motor, filtre sinusoidale și filtre dU / dt.
Choke-ul conectat între rețea și convertorul de frecvență este, servește ca un fel de tampon. Choke-ul de linie nu lasă armonicele superioare (250, 350, 550 Hz și mai mult) de la convertorul de frecvență în rețea, protejând în același timp convertorul însuși de supratensiunile de tensiune din rețea, de supratensiunile de curent în timpul proceselor tranzitorii în convertorul de frecvență, etc.
Căderea de tensiune pe un astfel de sufocator este de aproximativ 2%, ceea ce este optim pentru funcționarea normală a sufocatorului în combinație cu un convertor de frecvență fără funcția de regenerare a energiei electrice în momentul frânării motorului.
Deci, bobinele de linie sunt instalate între rețea și convertorul de frecvență în următoarele condiții: în prezența zgomotului în rețea (din diverse motive); cu dezechilibru de fază; când este alimentat de la un transformator relativ puternic (de până la 10 ori); dacă mai multe convertoare de frecvență sunt alimentate dintr-o singură sursă; dacă condensatorii instalației KRM sunt conectați la rețea.
Linia de sufocare oferă:
protecția convertorului de frecvență împotriva supratensiunilor de putere și a dezechilibrului de fază;
protecția circuitelor împotriva curenților mari de scurtcircuit în motor;
prelungirea duratei de viață a convertorului de frecvență.
Pentru a elimina radiațiile, pentru a asigura compatibilitatea electromagnetică cu dispozitivele sensibile la radiații, este necesar doar un filtru EMP.
Filtrul trifazat al radiației electromagnetice este conceput pentru a suprima interferențele cuprinse între 150 kHz și 30 MHz, conform principiului cuștii Faraday. Filtrul EMI ar trebui să fie conectat cât mai aproape posibil de intrarea convertorului de frecvență pentru a oferi dispozitivelor din jur protecție fiabilă împotriva tuturor interferențelor PWM. Uneori, un filtru EMP este deja încorporat în convertorul de frecvență.
Așa-numitul filtru dU / dt este un filtru trece-jos în formă de L trifazat format din lanțuri de inductori și condensatori. Un astfel de filtru se mai numește și un sufocator al motorului și, deseori, este posibil să nu aibă deloc condensatori, iar inductanțele vor fi semnificative. Parametrii filtrului sunt astfel încât toate interferențele la frecvențe peste frecvența de comutare a comutatoarelor invertorului PWM ale convertorului de frecvență sunt eliminate.
Dacă filtrul conține, atunci capacitatea fiecăruia dintre ele se află în câteva zeci de nanofarade și - până la câteva sute de microhenri. Ca rezultat, acest filtru reduce tensiunea de vârf și impulsurile la bornele unui motor trifazat la 500 V / μs, ceea ce salvează înfășurările statorului de la defectare.
Deci, dacă unitatea are frâne regenerative frecvente, nu este concepută inițial pentru a funcționa cu un convertor de frecvență, are o clasă de izolație redusă sau un cablu scurt al motorului, este instalată într-un mediu de operare dur sau este utilizată la 690 volți, un dU / dt se recomandă filtrarea între convertor de frecvență și motor.
Chiar dacă tensiunea furnizată motorului de la convertorul de frecvență poate fi sub formă de impulsuri dreptunghiulare bipolare mai degrabă decât o undă sinusoidală pură, filtrul dU / dt (cu capacitatea și inductanța sa mici) acționează asupra curentului în așa fel încât îl face aproape exact în motorul înfășurărilor. Este important să înțelegeți că, dacă utilizați un filtru dU / dt la o frecvență mai mare decât ratingul său, filtrul va experimenta supraîncălzire, adică va aduce pierderi inutile.
Un filtru sinusoidal este similar cu un sufocator de motor sau un filtru dU / dt, cu toate acestea, diferența constă în faptul că capacitățile și inductanțele sunt mari aici, astfel încât frecvența de întrerupere este mai mică de jumătate din frecvența de comutare a comutatoarelor invertorului PWM. Astfel, se obține o mai bună netezire a interferențelor de înaltă frecvență, iar forma tensiunii pe înfășurările motorului și forma curentului din ele se dovedește a fi mult mai aproape de sinusoidala ideală.
Capacitățile condensatoarelor din filtrul sinusoidal sunt măsurate în zeci și sute de microfarade, iar inductanțele bobinelor sunt măsurate în unități și zeci de milliheni. Prin urmare, filtrul cu unde sinusoidale are dimensiuni mari în comparație cu dimensiunile unui convertor de frecvență convențional.
Utilizarea unui filtru sinusoidal face posibilă utilizarea împreună cu un convertor de frecvență chiar și a unui motor care inițial (conform specificațiilor) nu a fost destinat funcționării cu un convertor de frecvență din cauza izolației slabe. În acest caz, nu vor exista zgomote crescute, nici o uzură rapidă a rulmenților, nu va fi supraîncălzirea înfășurărilor cu curenți de înaltă frecvență.
Este posibil să utilizați în siguranță un cablu lung între motor și convertorul de frecvență atunci când acestea sunt departe unul de celălalt, eliminând în același timp reflexiile de impuls din cablu care ar putea duce la pierderi de căldură în convertorul de frecvență.
este necesar să se reducă zgomotul; dacă motorul are o izolație slabă;
experimentează frecvențe de frânare regenerativă;
lucrează într-un mediu agresiv; conectat cu un cablu mai lung de 150 de metri;
ar trebui să funcționeze mult timp fără întreținere;
în timpul funcționării motorului, tensiunea crește pas cu pas;
tensiunea nominală de funcționare a motorului este de 690 volți.
Trebuie reamintit faptul că filtrul sinusoidal nu poate fi utilizat cu o frecvență mai mică decât valoarea nominală (abaterea maximă admisă de frecvență în jos este de 20%), deci în setările convertizorului de frecvență este necesar să se preseteze limitarea frecvenței de mai jos . Și frecvența de peste 70 Hz trebuie utilizată cu mare atenție, iar în setările convertorului, dacă este posibil, setați în prealabil capacitatea și inductanța filtrului sinusoidal conectat.
Amintiți-vă că filtrul în sine poate produce zgomot și poate emite o cantitate vizibilă de corp, deoarece chiar și la sarcina nominală, cade aproximativ 30 de volți pe el, astfel încât filtrul ar trebui instalat în condiții de răcire adecvate.
Toate bobinele și filtrele trebuie conectate în serie cu motorul cu un cablu ecranat cât mai scurt posibil. Deci, pentru un motor de 7,5 kW, lungimea maximă a cablului ecranat nu trebuie să depășească 2 metri.
Filtrele de mod comun sunt proiectate pentru a suprima zgomotul de înaltă frecvență. Acest filtru este un transformator diferențial pe un inel de ferită (mai precis, pe un oval), ale cărui înfășurări sunt direct fire trifazate care conectează motorul la convertorul de frecvență.
Acest filtru este utilizat pentru a reduce curenții de mod comun generați de descărcările din rulmenții motorului. În consecință, filtrul de mod comun reduce posibilele emisii electromagnetice de la cablul motorului, mai ales dacă cablul nu este ecranat. Firele trifazate trec prin fereastra centrală și firul de protecție a pământului rămâne în exterior.
Miezul este fixat pe cablu cu o clemă pentru a proteja ferita de efectele dăunătoare ale vibrațiilor (miezul de ferită vibrează în timpul funcționării motorului). Filtrul este cel mai bine instalat pe cablul de pe partea terminală a convertorului de frecvență. Dacă miezul se încălzește la peste 70 ° C în timpul funcționării, aceasta indică saturația feritei, ceea ce înseamnă că trebuie să adăugați miezuri sau să scurtați cablul. Este mai bine să echipați mai multe cabluri paralele trifazate cu propriul miez.
În industrie, o parte semnificativă a consumului energie electrica cad pe instalațiile de ventilație, pompare și compresoare, transportoare și mecanisme de ridicare, acționări electrice ale instalațiilor tehnologice și mașini-unelte. Aceste mecanisme sunt cel mai adesea acționate de motoare cu inducție de curent alternativ. Pentru a controla modurile de funcționare ale motoarelor asincrone, inclusiv pentru a reduce consumul lor de energie, cei mai mari producători de echipamente electrice din lume oferă dispozitive specializate - convertoare de frecvență. Fără îndoială, convertoarele de frecvență (care se mai numesc convertoare de frecvență, invertoare sau prescurtate ca invertoare) sunt dispozitive extrem de utile care pot facilita în mod semnificativ modul de pornire și de funcționare a motoarelor cu inducție. Cu toate acestea, în unele cazuri, convertoarele de frecvență pot avea, de asemenea, un efect negativ asupra motorului conectat.
Datorită caracteristicilor de proiectare ale convertorului de frecvență, tensiunea și curentul de ieșire au o formă distorsionată, non-sinusoidală, cu un număr mare de componente armonice (interferență). Un redresor necontrolat al unui convertor de frecvență consumă un curent neliniar, poluând rețeaua de alimentare cu armonici mai mari (5, 7, 11 armonici etc.). PWM - Convertorul de frecvență generează o gamă largă de armonici mai mari cu o frecvență de 150 kHz-30 MHz. Alimentarea înfășurărilor motorului cu un curent non-sinusoidal atât de distorsionat duce la consecințe negative precum defectarea termică și electrică a izolației înfășurărilor motorului, o creștere a ratei de îmbătrânire a izolației, o creștere a nivelului de zgomot acustic al unui motorul în funcțiune și eroziunea rulmentului. În plus, convertoarele de frecvență pot fi o sursă puternică de zgomot în rețeaua de alimentare, afectând alte echipamente electrice conectate la rețea. Diferite filtre sunt utilizate pentru a atenua impactul negativ al distorsiunilor armonice generate de invertor în timpul funcționării pe rețeaua electrică, motorul electric și convertorul de frecvență în sine.
Filtrele utilizate împreună cu convertizoarele de frecvență pot fi împărțite condiționat în intrare și ieșire. Filtrele de intrare sunt utilizate pentru a suprima influența negativă a redresorului și a invertorului PWM, filtrele de ieșire sunt proiectate pentru a combate interferențele create de invertorul PWM și sursele de zgomot externe. Filtrele de intrare includ bobine de linie și filtre EMI (filtre RF), filtre de ieșire: filtre dU / dt, bobine de motor, filtre sinusoidale, filtre de zgomot în mod comun de înaltă frecvență.
Linie de sufocare
Choke-ul de rețea este un tampon bidirecțional între rețea și convertorul de frecvență și protejează rețeaua de armonii superioare de ordinul 5, 7, 11 cu o frecvență de 250Hz, 350Hz, 550Hz etc. În plus, bobinele de rețea protejează convertorul de frecvență de supratensiune și supratensiuni de curent în timpul proceselor tranzitorii în rețea și a sarcinii invertorului, mai ales atunci când există o creștere accentuată a tensiunii de rețea, care se întâmplă, de exemplu, atunci când motoarele cu inducție puternice sunt oprite. . Sufocările de rețea cu o cădere de tensiune dată peste rezistența la înfășurare de aproximativ 2% din tensiunea nominală de rețea sunt destinate utilizării cu convertoare de frecvență care nu regenerează energia eliberată atunci când motorul frânează înapoi în sistemul de alimentare cu energie electrică. Choke-urile cu o anumită cădere de tensiune peste înfășurări de aproximativ 4% sunt proiectate pentru funcționarea combinațiilor de convertoare și autotransformatoare cu funcția de regenerare a energiei de frânare a motorului în sistemul de alimentare cu energie electrică.
- dacă există interferențe semnificative din partea altor echipamente din rețeaua de alimentare cu energie electrică;
- când asimetria tensiunii de alimentare între faze este mai mare de 1,8% din valoarea tensiunii nominale;
- atunci când conectați convertorul de frecvență la o rețea de alimentare cu o impedanță foarte mică (de exemplu, când alimentați convertorul de frecvență de la un transformator din apropiere, a cărui putere este de peste 6-10 ori mai mare decât puterea convertorului de frecvență);
- atunci când conectați un număr mare de convertoare de frecvență la o singură linie de alimentare;
- atunci când este alimentat dintr-o rețea la care sunt conectate alte elemente neliniare care creează distorsiuni semnificative;
- dacă există condensatori (compensatoare de putere reactivă) în circuitul de alimentare care măresc factorul de putere al rețelei.
Avantajele utilizării bobinelor de linie:
- Protejați convertorul de frecvență de supratensiunile de tensiune de impuls din rețea;
- Protejați convertorul de frecvență de dezechilibrele de fază ale tensiunii de alimentare;
- Reduceți rata de creștere a curenților de scurtcircuit în circuitele de ieșire ale convertorului de frecvență;
- Măriți durata de viață a condensatorului în legătura continuă a invertorului.
Filtre EMP
Unitatea de frecvență variabilă (motorul VFD +) este o sarcină variabilă în raport cu sursa de alimentare. Împreună cu inductanța cablurilor de alimentare, aceasta duce la fluctuații de înaltă frecvență în curent și tensiune de rețea și, în consecință, la radiații electromagnetice (EMP) ale cablurilor de alimentare, care pot afecta negativ funcționarea altor dispozitive electronice. Filtrele EMI sunt necesare pentru a asigura compatibilitatea electromagnetică la instalarea invertorului în locuri critice pentru nivelul de zgomot din rețeaua de alimentare.
Proiectarea și domeniul de aplicare al filtrelor dU / dt
Filtrul dU / dt este un filtru în formă de L. frecvențe joaseformat din inductori și condensatori. Evaluările de inductanță ale bobinelor și condensatoarelor sunt selectate în așa fel încât să asigure suprimarea frecvențelor peste frecvența de comutare a comutatoarelor de putere ale invertorului. Valoarea inductanței înfășurării sufocatorului filtru dU / dt este în intervalul de la câteva zeci la câteva sute de μH, capacitatea condensatorilor filtrului dU / dt este de obicei în intervalul a câteva zeci de nF. Prin utilizarea unui filtru dU / dt, este posibil să se reducă tensiunea de vârf și raportul dU / dt al impulsurilor la bornele motorului la aproximativ 500 V / μs, protejând astfel înfășurarea motorului împotriva defectării electrice.
- Transmisie controlată în frecvență cu frânare regenerativă frecventă;
- Conduceți cu un motor care nu este proiectat pentru funcționarea cu un convertor de frecvență și nu respectă cerințele IEC 600034-25;
- Conduceți cu un motor vechi (cu o clasă de izolație scăzută) sau cu un motor de uz general care nu îndeplinește cerințele IEC 600034-17;
- Conduceți cu un cablu scurt al motorului (mai puțin de 15 metri);
- Unitate de frecvență variabilă, al cărei motor este instalat într-un mediu agresiv sau funcționează la temperaturi ridicate;
Deoarece filtrul dU / dt are valori relativ scăzute ale inductanței și capacității, unda de tensiune pe înfășurările motorului are încă forma impulsurilor dreptunghiulare bipolare în locul unui sinusoid. Dar curentul care curge prin înfășurările motorului are deja forma unui sinusoid aproape regulat. Filtrele dU / dt pot fi utilizate la o frecvență de comutare sub valoarea nominală, dar ar trebui evitate la o frecvență de comutare peste valoarea nominală, deoarece acest lucru va determina supraîncălzirea filtrului. Filtrele DU / dt sunt uneori denumite șocuri de motor. Cele mai multe bobine de motor nu au condensatori, iar bobinajele bobinei au o inductanță mai mare.
Proiectarea și domeniul de aplicare al filtrelor sinusale
Proiectarea filtrelor sinusoidale (filtre sinusoidale) este similară cu cea a filtrelor dU / dt, cu singura diferență că au inductori și condensatori cu o clasificare mai mare, formând un filtru LC cu o frecvență de rezonanță mai mică de 50% din comutare. frecvență (frecvența purtătoare a invertorului PWM). Acest lucru asigură o amortizare și o suprimare a frecvenței înalte mai eficiente și o formă sinusoidală de tensiuni și curenți de fază a motorului. Valoarea inductanțelor filtrului sinusoidal este în intervalul de la sute de μH la zeci de mH, capacitatea condensatorilor filtrului sinusoidal este de la unități de μF la sute de μF. Prin urmare, dimensiunile filtrelor sinusoidale sunt mari și comparabile cu dimensiunile convertorului de frecvență la care este conectat acest filtru.
Cu ajutorul filtrelor sinusoidale, nu este nevoie să folosiți motoare speciale cu izolație armată, certificate pentru funcționare cu convertizoare de frecvență. Zgomotul acustic de la motor și curenții de rulment din motor sunt, de asemenea, reduși. Încălzirea înfășurărilor motorului cauzată de prezența curenților de înaltă frecvență este redusă. Filtrele cu unde sinusoidale permit utilizarea cablurilor mai lungi ale motorului în aplicații în care motorul este instalat departe de convertorul de frecvență. În același timp, un filtru sinusoidal elimină reflexiile de impuls din cablul motorului, reducând astfel pierderile din convertorul de frecvență în sine.
- Când este necesar să se elimine zgomotul acustic de la motor în timpul comutării;
- La pornirea motoarelor vechi cu izolație uzată;
- În cazul funcționării cu frânare regenerativă frecventă și cu motoare care nu respectă cerințele IEC 60034-17;
- Când motorul este instalat într-un mediu ostil sau funcționează la temperaturi ridicate;
- La conectarea motoarelor cu cabluri ecranate sau neecranate de la 150 la 300 de metri lungime. Utilizarea cablurilor motorului mai lungi de 300 de metri depinde de aplicația specifică.
- Dacă este necesar, măriți intervalul de întreținere a motorului;
- Cu o creștere treptată a tensiunii sau în alte cazuri când convertorul de frecvență este alimentat de un transformator;
- Cu motoare de uz general care utilizează 690 V.
Filtrele cu unde sinusoidale pot fi utilizate cu o frecvență de comutare mai mare decât valoarea nominală, dar nu pot fi utilizate cu o frecvență de comutare mai mică decât valoarea nominală (pentru acest model de filtru) cu mai mult de 20%. Prin urmare, în setările convertorului de frecvență, frecvența minimă posibilă de comutare ar trebui limitată în conformitate cu datele pașaportului filtrului. În plus, în cazul utilizării unui filtru sinusoidal, nu se recomandă creșterea frecvenței tensiunii de ieșire a invertorului peste 70 Hz. În unele cazuri, este necesar să introduceți valorile de capacitate și inductanță ale filtrului sinusoidal în invertor.
În timpul funcționării, filtrul sinusoidal poate emite o cantitate mare de energie termică (de la zeci de wați la câțiva kW), de aceea se recomandă instalarea lor în locuri bine ventilate. De asemenea, funcționarea filtrului sinusoidal poate fi însoțită de prezența zgomotului acustic. La sarcina nominală a unității, tensiunea peste filtrul sinusoidal va scădea cu aproximativ 30 V. Acest lucru trebuie luat în considerare la alegerea unui motor electric. Căderea de tensiune poate fi parțial compensată prin scăderea punctului de slăbire a câmpului în setările convertorului de frecvență și până în acest moment se va aplica tensiunea corectă la motor, dar tensiunea va fi redusă la viteza nominală.
Inductivitățile DU / dt, inductivitățile motorului și filtrele de undă sinusoidală trebuie conectate la ieșirea convertorului de frecvență utilizând un cablu ecranat cât mai scurt posibil. Lungimea maximă recomandată a cablului între convertorul de frecvență și filtrul de ieșire:
- 2 metri cu o putere de acționare de până la 7,5 kW;
- 5-10 metri cu o putere de acționare de la 7,5 la 90 kW;
- 10-15 metri cu o putere de acționare peste 90 kW.
Proiectarea și domeniul de aplicare al filtrelor de mod comun de înaltă frecvență
Filtrul în modul comun de trecere înaltă este un transformator diferențial cu un miez de ferită, ale cărui „înfășurări” sunt conductorii de fază ai cablului motorului. Filtrul high-pass reduce curenții de mod comun de înaltă frecvență asociați cu descărcările electrice din lagărul motorului și, de asemenea, reduce emisiile de înaltă frecvență de la cablul motorului, de exemplu, atunci când se utilizează cabluri neecranate. Mărgelele de ferită cu filtru de trecere în modul comun au o formă ovală pentru o instalare ușoară. O gaură în inel trece de toți conductorii trifazici ai cablului motorului și se conectează la bornele de ieșire U, V și W ale convertorului de frecvență. Este important să treceți toate cele trei faze ale cablului motorului prin inel, altfel se va satura. Este la fel de important să nu treceți prin inel conductorul PE, niciun alt conductor de împământare sau conductori neutri. În caz contrar, inelul își va pierde proprietățile. În unele aplicații, poate fi necesar să asamblați un pachet de mai multe inele pentru a evita saturația.
Margelele de ferită pot fi instalate pe cablul motorului la bornele de ieșire ale convertorului de frecvență (bornele U, V, W) sau în cutia de joncțiune a motorului. Instalarea granulelor de ferită ale filtrului HF pe partea terminală a unității de frecvență reglabile reduce atât sarcina pe rulmenții motorului, cât și HF EMI din cablul motorului. Când este instalat direct în cutia de borne a motorului, filtrul de mod comun reduce doar sarcina portantă și nu interferează cu interferențele electromagnetice de la cablul motorului. Numărul necesar de inele depinde de dimensiunile lor geometrice, de lungimea cablului motorului și de tensiunea de funcționare a convertorului de frecvență.
În utilizare normală, temperatura inelelor nu depășește 70 ° C. Temperaturile inelului peste 70 ° C indică saturația inelului. În acest caz, sunt necesare inele suplimentare. Dacă inelele continuă să se sature, înseamnă că cablul motorului este prea lung, există prea multe cabluri paralele sau se folosește un cablu cu o capacitate liniară mare. De asemenea, nu utilizați un cablu sectorial ca cablu motor. Utilizați numai cabluri cu conductoare rotunde. Dacă temperatura ambiantă este mai mare de 45 - 55 ° C, reducerea filtrului devine foarte semnificativă.
La utilizarea mai multor cabluri paralele, lungimea totală a acestor cabluri trebuie luată în considerare la alegerea numărului de inele de ferită. De exemplu, două cabluri de 50 m fiecare sunt echivalente cu un cablu de 100 m. Dacă se utilizează multe motoare paralele, trebuie instalat un set separat de inele pe fiecare dintre ele. Margelele de ferită pot vibra atunci când sunt expuse la un câmp magnetic alternativ. Această vibrație poate duce la uzura inelului sau a materialului izolator al cablului prin abraziune mecanică treptată. Prin urmare, mărgelele de ferită și cablul trebuie fixate ferm cu legături de cablu din plastic (cleme).
Când motorul funcționează, se nasc adesea fenomene nedorite, care se numesc „armonici superioare”. Acestea afectează negativ liniile de cablu și echipamentele rețelei electrice și conduc la o funcționare instabilă a echipamentului. Acest lucru are ca rezultat utilizarea ineficientă a energiei, îmbătrânirea rapidă a izolației, transmisia și generarea reduse.
Pentru a rezolva această problemă, este necesar să se îndeplinească cerințele de compatibilitate electromagnetică (EMC), a căror îndeplinire va asigura stabilitatea echipamentelor tehnice împotriva influențelor negative. Articolul face o mică excursie în domeniul electrotehnicii legate de filtrarea semnalelor de intrare și ieșire ale convertorului de frecvență (FC) și creșterea performanței motoarelor.
Ce este zgomotul electromagnetic?
Ele provin din literalmente toate antenele metalice care colectează și emit unde de energie dezorientante. ȘI celulare, desigur, ele induc și unde magnetoelectrice, așa că în timpul decolării / aterizării, însoțitorilor de zbor li se cere să oprească echipamentul.
Zgomotele sunt clasificate în funcție de tipul originii, spectrul și caracteristicile lor. Câmpurile electrice și magnetice din diferite surse, datorită prezenței conexiunilor de comutare, creează diferențe de potențial inutile în linia de cablu, care cresc pe unde utile.
Zgomotul care apare în fire se numește antifazic sau în fază. Acestea din urmă (se mai numesc asimetrice, longitudinale) se formează între cablu și sol și acționează asupra proprietăților izolante ale cablului.
Cele mai frecvente surse de zgomot sunt echipamentele inductive (care conțin bobine), cum ar fi motoarele cu inducție (AM), releele, generatoarele, etc.
Cum este legat de zgomot un convertor de frecvență?
Convertoarele pentru motoarele asincrone cu un mod de funcționare în schimbare dinamică, având multe caracteristici pozitive, au o serie de dezavantaje - utilizarea lor duce la apariția unor interferențe și interferențe electromagnetice intense, care se formează în dispozitivele conectate la ele printr-o rețea sau situate în apropiere expus la radiații. Adesea, AD-ul este plasat de la distanță de la invertor și conectat la acesta cu un fir extins, ceea ce creează condiții preliminare amenințătoare pentru defectarea motorului electric.
Cu siguranță cineva a avut de-a face cu impulsuri de la un codor de motor electric de pe un controler sau cu o eroare atunci când se utilizează fire lungi - toate aceste probleme, într-un fel sau altul, sunt legate de compatibilitatea echipamentelor electronice.
Filtre convertor de frecvență
Pentru a îmbunătăți calitatea controlului, a slăbi influența negativă, se folosește un dispozitiv de filtrare, care este un element cu o funcție neliniară. Gama de frecvențe este setată, în afara căreia răspunsul începe să slăbească. Din punct de vedere electronic, acest termen este folosit destul de des în procesarea semnalului. Acesta definește condițiile de limitare pentru impulsurile curente. Funcția principală a convertorului de frecvență este de a genera unele utile, de a reduce vibrațiile nedorite la nivelul stabilit în standardele relevante.
Există două tipuri de dispozitive, în funcție de locația lor în circuit, denumite intrare și ieșire. „Intrare” și „Ieșire” înseamnă că dispozitivele de filtrare sunt conectate la partea de intrare și ieșire a invertorului. Diferența dintre ele este determinată de aplicarea lor.
Intrarea este utilizată pentru a reduce zgomotul din linia de alimentare a cablului. Acestea afectează și dispozitivele conectate la aceeași rețea. Ieșirea este destinată suprimării zgomotului pentru mașinile situate lângă invertor și care utilizează același teren.
Scopul filtrelor pentru un convertor de frecvență
În procesul de funcționare a unui convertor de frecvență - un motor de inducție, se creează armonici superioare nedorite, care, împreună cu inductanța firelor, duc la o slăbire a imunității la zgomot a sistemului. Datorită generării de radiații, echipamentele electronice încep să funcționeze defectuos. Funcționarea activă oferă compatibilitate electromagnetică. Unele echipamente au cerințe crescute pentru imunitatea la zgomot.
Filtrele trifazate pentru convertorul de frecvență vă permit să minimizați gradul de zgomot condus într-o gamă largă de frecvențe. Ca urmare, unitatea electrică se potrivește bine într-o singură rețea, în care sunt implicate mai multe echipamente. Filtrele EMC trebuie amplasate suficient de aproape de intrările / ieșirile de putere ale convertorului de frecvență, datorită dependenței nivelului de interferență de lungimea și metoda de așezare a cablului de alimentare. În unele cazuri, acestea sunt instalate.
Sunt necesare filtre pentru:
- imunitate la zgomot;
- netezirea spectrului de amplitudine pentru a obține curent electric pur;
- selectarea intervalelor de frecvență și recuperarea datelor.
Toate modelele de convertoare de frecvență vectoriale sunt echipate cu filtrare de linie. Prezența dispozitivelor de filtrare asigură nivelul EMC necesar pentru ca sistemul să funcționeze. Dispozitivul încorporat vă permite să faceți interferențe și zgomot minim în echipamentele electronice și, prin urmare, îndeplinește cerințele de compatibilitate.
Lipsa unei funcții de filtrare într-un convertor de frecvență duce adesea la încălzirea cumulativă a transformatorului de alimentare, schimbări de impulsuri, distorsiuni ale formei curbei de alimentare, ceea ce cauzează defectarea echipamentului.
Aparat absolut necesar pentru a asigura stabilitatea electronice complexe. Un tampon este instalat între convertorul de frecvență și rețea pentru a proteja linia de armonii superioare. Este capabil să rețină etioscilațiile undelor a căror frecvență este mai mare de 550 Hz. Când un sistem puternic cu motor cu inducție este oprit, poate apărea o supratensiune de tensiune. În acest moment, protecția este declanșată.
Se recomandă setarea acestuia pentru a suprima armonicele de înaltă frecvență și a corecta factorul de sistem. Importanța instalației este de a reduce pierderile din statorii motorului electric, încălzirea nedorită a unității.
Sufletele de linie au avantaje. Inductanța selectată corect a dispozitivului vă permite să vă asigurați:
- protecția convertorului de frecvență împotriva căderilor de tensiune și a asimetriei de fază;
- rata de creștere a curentului de scurtcircuit scade;
- durata „duratei de viață” a condensatoarelor crește.
Vă puteți gândi la un condensator ca la un blocant. Prin urmare, în funcție de metoda de conectare a condensatorului, acesta poate acționa ca:
- de joasă frecvență, dacă îl conectați în paralel cu sursa;
- frecvență înaltă dacă este conectat în serie cu sursa.
În circuitele practice, poate fi necesar un rezistor pentru a limita fluxul de electroni și pentru a obține o întrerupere adecvată.
2. Filtre de radiații electromagnetice (EMI)
Folosești un filtru de ceai atunci când faci ceai? Este folosit pentru a preveni „nedorit! elemente de la conectarea la sistemul dvs. Există multe dintre aceste fenomene nedorite în circuitele electrice care apar la frecvențe diferite.
O acționare electrică constând dintr-un convertor de frecvență și un motor electric este considerată o sarcină variabilă. Aceste dispozitive și inductanța firelor determină generarea de fluctuații de tensiune de înaltă frecvență și, ca urmare, radiația electromagnetică a cablurilor, care afectează negativ funcționarea altor dispozitive.
Acesta este un inductor cu două (sau mai multe) înfășurări în care curentul curge în direcții opuse. Utilizarea acestui dispozitiv, constând dintr-un sufocator și un condensator, are mai multe avantaje. Este mai fiabil și poate fi utilizat la cele mai scăzute temperaturi de funcționare. Toate acestea permit creșterea duratei de viață a motorului electric. Inductanța redusă și dimensiunile mici sunt, de asemenea, caracteristici cheie.
Acestea sunt utilizate în cazurile în care:
- cabluri de până la 15 m lungime de la convertorul de frecvență la motorul electric;
- există posibilitatea deteriorării izolației înfășurărilor motorului din cauza supratensiunilor pulsatorii;
- se folosesc unități vechi;
- în sistemele cu frânare frecventă;
- agresivitatea mediului.
La frecvențe destul de mari, căderea de tensiune este practic nulă, iar condensatorul se comportă ca un circuit deschis. Presa de filtrare este realizată sub forma unui divizor de tensiune cu un rezistor și un condensator. De fapt, este folosit pentru a reduce debit, instabilitate și corectarea Uout rata de rotire.
Vorbitor în cuvinte simple, un sufocator convențional provine din cuvântul „sufocare”. Și este încă folosit, deoarece își descrie scopul cu destulă acuratețe. Gândiți-vă la modul în care „pumnul” este strâns în jurul firului pentru a preveni schimbările bruște de curent.
4. Filtre sinusoidale
Un curent electric alternativ este o undă, un fel de combinație de sinus și cosinus. Diferite unde sinusoidale au frecvențe diferite. Dacă știți ce frecvențe sunt prezente, care trebuie transmise sau eliminate, atunci rezultatul este o combinație de unde „utile”, adică fără zgomot. Acest lucru ajută la curățarea semnalului curent într-o oarecare măsură. Un filtru cu unde sinusoidale este o combinație de elemente capacitive și inductive.
Una dintre măsurile pentru asigurarea compatibilității electromagnetice este utilizarea unui dispozitiv sinusoidal, uneori acest lucru este necesar:
- cu unitate de grup cu un singur convertor;
- atunci când funcționează cu un minim de conexiuni de comutare cu cabluri (fără scut) ale motorului electric (de exemplu, conectarea printr-o buclă sau o sursă de alimentare aeriană);
- pentru a reduce pierderile la cablurile lungi.
Scopul dispozitivului este de a preveni deteriorarea izolatorilor înfășurării motorului. Datorită absorbției aproape complete a impulsurilor ridicate, tensiunea la ieșire ia o formă de sinus. Instalarea corectă este un aspect important pentru a reduce nivelul de interferență în rețea și, prin urmare, radiația. Acest lucru permite utilizarea unui fir lung și ajută la reducerea nivelului de zgomot. Inductanța scăzută înseamnă, de asemenea, dimensiuni mai mici și costuri mai mici. Dispozitivele sunt proiectate conform metodei de filtrare dU / dt cu o diferență mai mare în ceea ce privește clasificarea elementelor.
5. Filtre de mod comun de înaltă frecvență
Dacă o undă sinusoidală de tensiune distorsionată se comportă ca o serie de semnale armonice adăugate la frecvența fundamentală, atunci circuitul de filtrare permite să treacă doar frecvența fundamentală, blocând armoniile superioare inutile. Aparatul de filtrare de intrare este conceput pentru a suprima zgomotul de înaltă frecvență.
Dispozitivele diferă de cele discutate mai sus într-un design mai complex. Cel mai important mod reducerea zgomotului este conformitatea cu regulile de împământare cerute în dulapul electric.
Cum se alege filtrul EMC de intrare și ieșire potrivit
Avantajele lor distinctive sunt coeficientul ridicat de absorbție a zgomotului. EMC este utilizat în dispozitivele cu surse de alimentare de comutare. Merită să respectați cerințele instrucțiunilor pentru o schemă de control specifică pentru motoarele asincrone. Exista principii generaledeterminarea corectitudinii alegerii.
Vă rugăm să rețineți că modelul selectat trebuie să respecte:
- parametrii convertorului de frecvență și a sursei de alimentare;
- nivelul de reducere a interferenței la limitele solicitate;
- parametrii de frecvență ai circuitelor și instalațiilor electrice;
- caracteristicile funcționării echipamentelor electrice;
- posibilitățile de cablare a modelului în sistemul de control etc.
Cel mai simplu mod de a îmbunătăți calitatea rețelei dvs. electrice este să acționați în etapa de proiectare. Cel mai interesant lucru este că, în cazul unei abateri nejustificate de la soluțiile de proiectare, vina se află în întregime pe umerii electricienilor.
Decizia corectă cu privire la alegerea tipului de convertor de frecvență, împreună cu echipamentul de filtrare adecvat, previne apariția majorității problemelor pentru funcționarea unității de alimentare.
Asigurarea unei bune compatibilități se obține cu selectarea corectă a parametrilor componentei. Utilizarea incorectă a dispozitivelor poate crește nivelul de interferență. În realitate, filtrele de intrare și ieșire se afectează uneori reciproc. Acest lucru este valabil mai ales atunci când dispozitivul de intrare este încorporat într-un convertor de frecvență. Alegerea unui dispozitiv de filtrare pentru un traductor specific se efectuează conform parametrilor tehnici și mai bine la recomandarea competentă a unui specialist. Poate că consultarea profesională vă va aduce beneficii semnificative, deoarece un echipament analog ieftin de înaltă calitate este întotdeauna selectat pentru echipamente scumpe. Sau nu funcționează în intervalul de frecvență dorit.
Concluzie
Interferențele electromagnetice afectează echipamentele în principal la frecvențe înalte. Aceasta înseamnă că funcționarea corectă a sistemului va fi realizată numai atunci când sunt respectate regulile de instalare electrică și cerințele tehnice și de producție, precum și cerințele pentru echipamentele de înaltă frecvență (de exemplu, ecranare, împământare, filtrare).
Trebuie remarcat faptul că măsurile de îmbunătățire a imunității la zgomot sunt un set de măsuri. Utilizarea filtrelor singură nu va rezolva problema. Cu toate acestea, acesta este cel mai mult metodă eficientă eliminarea sau mai degrabă reducerea semnificativă a interferențelor dăunătoare pentru compatibilitatea electromagnetică normală a echipamentelor electronice. De asemenea, nu trebuie să uităm de ceea ce este potrivit sau nu model specific pentru a rezolva problema - este determinată „pe loc” sau prin experiment și testare.
capitolul 3
Prezentare digitală IF
Din anii 1980, una dintre cele mai semnificative schimbări în analiza spectrului a fost utilizarea tehnologiei digitale pentru a înlocui ansamblurile de instrumente care anterior erau exclusiv analogice. Odată cu apariția ADC-urilor de înaltă performanță, noile analizoare de spectru sunt capabile să digitalizeze semnalul primit mult mai repede decât instrumentele create cu doar câțiva ani înainte. Cele mai dramatice îmbunătățiri au fost făcute în secțiunea IF a analizorilor de spectru. Digital IF 1 a avut o îmbunătățire dramatică a vitezei, preciziei și capacității de a măsura semnale complexe prin utilizarea tehnologiilor avansate de procesare a semnalului digital.
Filtre digitale
Implementarea digitală parțială a circuitelor IF se găsește în analizatoarele din seria Agilent ESA-E. În timp ce lățimile de bandă de 1 kHz și rezoluția mai mare pot fi obținute de obicei cu filtre analogice tradiționale LC și cu cip, cele mai înguste lățimi de bandă de rezoluție (1 Hz până la 300 Hz) sunt implementate digital. Așa cum se arată în Fig. 3-1, semnalul analog de la linie la linie este convertit în jos la un IF de 8,5 kHz și apoi trecut printr-un filtru de bandă de 1 kHz. Acest semnal IF este amplificat, apoi măsurat la 11,3 kHz și digitalizat.
Figura 3-1. Implementarea digitală a filtrelor de rezoluție 1, 2, 10, 30, 100 și 300 Hz în instrumentele din seria ESA-E
Deja în starea digitalizată, semnalul este trecut prin algoritmul Transformării Fourier Rapide. Pentru a converti un semnal valid, analizorul trebuie să fie într-o stare fixă \u200b\u200b(fără baleiere). Adică transformarea trebuie efectuată pe semnalul domeniului timp. Prin urmare, analizatoarele din seria ESA-E folosesc trepte de 900 Hz în loc de măturare continuă în modul de rezoluție digitală. Această reglare a rampei poate fi observată pe afișaj, care este actualizată în trepte de 900 Hz în timp ce procesarea digitală este în desfășurare.
După cum vom vedea în scurt timp, alți analizatori de spectru, cum ar fi seria PSA, utilizează un IF complet digital și toate filtrele lor de rezoluție sunt digitale. Un beneficiu cheie al procesării digitale cu aceste analizoare este selectivitatea lățimii de bandă de aproximativ 4: 1. Această selectivitate este disponibilă cu cele mai înguste filtre - cele de care avem nevoie pentru a separa cele mai apropiate semnale.
În capitolul 2, am calculat selectivitatea pentru două semnale distanțate la 4 kHz, folosind un filtru analogic de 3 kHz. Să repetăm \u200b\u200bacest calcul pentru cazul de filtrare digitală. Un model bun pentru selectivitatea filtrelor digitale ar fi un model aproape gaussian:
Unde H (Δ f) este nivelul limită al filtrului, dB;
Δ f - decalaj de frecvență de la centru, Hz;
α este un parametru de control al selectivității. Pentru un filtru gaussian ideal, α \u003d 2. Filtrele de rezoluție măturată utilizate în analizatoarele Agilent se bazează pe un model aproape gaussian cu un parametru α \u003d 2.12, care oferă o selectivitate 4.1: 1.
Înlocuind valorile din exemplul nostru în această ecuație, obținem:
La un offset de 4 kHz, filtrul digital de 3 kHz scade la -24,1 dB, comparativ cu filtrul analogic, care a arătat doar -14,8 dB. Datorită selectivității sale superioare, filtrul digital poate distinge semnale mult mai distanțate.
Complet digital IF
Analizoarele de spectru PSA din seria Agilent combină mai multe tehnologii digitale pentru prima dată pentru a crea un bloc IF complet digital. Un IF pur digital oferă o mulțime de avantaje pentru utilizatori. Combinația de analiză FFT pentru analize înguste și măturate pentru întinderi largi optimizează măturarea pentru cele mai rapide măsurători. Arhitectural, ADC s-a apropiat de portul de intrare, posibil datorită îmbunătățirilor convertoarelor analog-digitale și ale altor echipamente digitale. Să începem prin a analiza schema bloc a analizorului IF digital din seria PSA prezentat în Fig. 3-2.
Figura 3-2. Diagrama bloc a unui IF complet digital din seria PSA
Aici, toate cele 160 de benzi de rezoluție sunt implementate digital. Deși există circuite analogice în fața ADC, începând cu câteva etape de conversie în jos și terminând cu o pereche de prefiltre unipolare (un filtru LC și un filtru on-chip). Prefiltrul ajută la prevenirea intrării distorsiunilor de ordinul trei în circuitul din aval, la fel ca o implementare analogică IF. În plus, face posibilă extinderea domeniului dinamic prin comutarea automată a intervalelor de măsurare. Semnalul de la ieșirea prefiltrului unipolar este direcționat către detectorul de comutare automată și către filtrul de netezire.
Ca și în cazul oricărei arhitecturi IF bazate pe FFT, este necesar un filtru anti-aliasing pentru a elimina aliasing-ul (contribuția semnalelor în afara benzii la eșantionul de date ADC). Acest filtru este multipolar, prin urmare are o întârziere semnificativă de grup. Chiar și o explozie de RF în creștere foarte puternică transportată până la IF va experimenta o întârziere de peste trei ceasuri ADC (30 MHz) la trecerea prin filtrul anti-aliasing. Întârzierea permite timpului să recunoască un semnal de intrare mare înainte de a supraîncărca ADC. Circuitul logic care acționează detectorul de reglare automată va reduce câștigul în fața ADC înainte ca semnalul să ajungă acolo, împiedicând decuparea. Dacă anvelopa semnalului rămâne scăzută pentru o perioadă extinsă, circuitul de reglare automată va crește câștigul, reducând zgomotul efectiv la intrare. Câștigul digital după ADC este, de asemenea, modificat pentru a se potrivi cu câștigul analogic înainte de ADC. Rezultatul este un ADC în virgulă mobilă cu o gamă dinamică foarte largă, cu reglarea automată activată în modul de baleiaj.
Figura 3-3. Reglarea automată menține zgomotul ADC aproape de purtător și sub caracteristicile filtrului de zgomot sau rezoluție LO
În Fig. 3-3 arată comportamentul general al PSA. Un pre-filtru unipolar vă permite să măriți câștigul în timp ce analizorul este reglat departe de frecvența purtătorului. Pe măsură ce purtătorul se apropie de purtător, câștigul scade și zgomotul de cuantificare al ADC crește. Nivelul de zgomot va depinde de nivelul semnalului și de decalajul de frecvență al acestuia de la purtător, deci va arăta ca un zgomot de fază pas. Dar zgomotul de fază este diferit de acest zgomot de reglare automată. Zgomotul de fază nu poate fi evitat în analizori de spectru. Cu toate acestea, reducerea lățimii prefiltrului ajută la reducerea zgomotului de reglare automată la majoritatea compensărilor de frecvență purtătoare. Deoarece lățimea de bandă a prefiltrului este de aproximativ 2,5 ori lățimea de bandă a rezoluției, scăderea lățimii de bandă a rezoluției reduce zgomotul de reglare automată.
IC dedicat procesării semnalului
Să ne întoarcem la diagrama bloc a IF digital (Figura 3-2). După ce câștigul ADC a fost setat pentru a se potrivi cu câștigul analogic și corectat pentru câștigul digital, ASIC începe procesarea eșantionului. În primul rând, eșantioanele IF de 30 MHz sunt împărțite în perechi I și Q în jumătăți de pași (15 milioane de perechi pe secundă). Perechile I și Q sunt apoi amplificate cu frecvență înaltă utilizând un filtru digital cu 1 etapă al cărui câștig și fază sunt aproximativ opuse celor ale unui prefiltru analogic unipolar. Perechile I și Q sunt apoi filtrate de un filtru de fază liniar cu un răspuns de frecvență Gauss aproape ideal. Filtrele gaussiene au fost întotdeauna cele mai potrivite pentru analiza maturată datorită compromisului optim între comportamentul în domeniul de frecventa (factorul de formă) și domeniul timpului (răspuns rapid la maturare). Cu lățimea de bandă redusă a semnalului, perechile I și Q pot fi acum decimate și trimise la un procesor pentru procesare FFT sau demodulare. Chiar dacă FFT poate fi implementat pentru un segment de până la 10 MHz de lățime de bandă anti-aliasing, chiar și la o distanță mai mică de 1 kHz, cu o lățime de bandă de rezoluție de 1 Hz, FFT ar necesita 20 de milioane de puncte de date. Utilizarea decimării datelor pentru intervale mai restrânse reduce semnificativ numărul de puncte de date necesare pentru FFT, ceea ce accelerează dramatic calculele.
Pentru analiza de frecvență, perechile filtrate I și Q sunt convertite în perechi de amplitudine și fază. În analiza tradițională de măturare, semnalul de amplitudine este filtrat peste banda video și eșantionat de circuitele detectorului afișajului. Alegerea modului de afișare „logaritmic / liniar” și a scalării „dB / unitate” se face în procesor, astfel încât rezultatul să fie afișat în oricare dintre scale fără măsurători repetate.
Capacități suplimentare de procesare video
De obicei, un filtru de bandă video netezește logaritmul amplitudinii semnalului, dar are o mulțime de caracteristici suplimentare. Poate converti logaritmul amplitudinii într-un anvelopă de tensiune înainte de filtrare și îl poate traduce înapoi înainte de a detecta afișajul pentru citiri consistente.
Filtrarea amplitudinii la scara de tensiune a liniei este de dorit pentru observarea plicurilor semnalelor radio pulsate la frecvența zero. Semnalul cu amplitudine logaritmică poate fi, de asemenea, convertit la putere (amplitudine pătrată) înainte de filtrare și apoi înapoi. Filtrarea puterii permite analizorului să ofere același răspuns mediu la semnalele zgomotoase (semnale de comunicații digitale) ca la formele de undă CW cu aceeași tensiune RMS. În zilele noastre, este din ce în ce mai necesară măsurarea puterii totale într-un canal sau pe întreaga gamă de frecvențe. Cu această măsurare, un punct de pe afișaj poate arăta puterea medie în timpul în care LO trece prin acel punct. Filtrul de bandă video poate fi reconfigurat pentru a colecta date pentru a efectua media pe un jurnal, tensiune sau scară de putere.
Numărul de frecvențe
Analizoarele de spectru măturat de frecvență au de obicei un contor de frecvență. Numără numărul de treceri zero în semnalul IF și acordurile care se numără în jos cu decalajul LO cunoscut în restul circuitului de conversie. Dacă numărul durează 1 secundă, puteți obține o rezoluție de frecvență de 1 Hz.
Datorită fuziunii digitale a oscilatorului local și a implementării complet digitale a lățimii de bandă a rezoluției, precizia inerentă a frecvenței analizorilor din seria PSA este destul de ridicată (0,1% din interval). În plus, PSA are un contor de frecvență care urmărește nu numai treceri zero, ci și schimbări de fază. Astfel, poate rezolva frecvențe de zeci de milliherci în 0,1 secunde. Cu acest design, capacitatea de a rezolva modificările de frecvență nu mai este limitată de analizorul de spectru, ci mai degrabă de nivelul de zgomot al semnalului investigat.
Alte beneficii ale unui IF complet digital
Am acoperit deja o serie de caracteristici ale seriei PSA: filtrare jurnal / tensiune / putere, eșantionare în frecvență de înaltă rezoluție, comutare log / scară liniară a datelor stocate, factori de formă excelenți, modul de afișare a mediului cu detector, 160 benzi de rezoluție diferite și desigur, frecvență sau modul de procesare FFT. În analiza spectrului, filtrarea rezoluției introduce erori în măsurători de amplitudine și fază, care sunt funcții ale vitezei de măturare. Pentru un anumit nivel fix de astfel de erori, filtrele de rezoluție ale unui IF pur digital cu fază liniară permit rate de măturare mai mari decât filtrele analogice. Implementarea digitală oferă, de asemenea, o compensare binecunoscută pentru achiziția de date de frecvență și amplitudine, permițând astfel rate de măturare de două ori mai rapide decât analizatoarele mai vechi și prezentând performanțe excelente chiar și la rate de măturare de patru ori.
Câștigul logaritmic digital este extrem de precis. Erorile tipice tipice pentru analizor în ansamblu sunt mult mai mici decât erorile de măsurare cu care producătorul estimează fiabilitatea logaritmului. La mixerul de intrare al analizorului, valoarea de încredere a jurnalului este specificată la ± 0,07 dB pentru orice nivel până la -20 dBm. Gama câștigului logaritmic la niveluri scăzute nu limitează fiabilitatea logaritmului așa cum ar fi cu un IF analog; intervalul este limitat doar de zgomotul de ordinul -155 dBm la mixerul de intrare. Datorită compresiei monotone în circuitele ulterioare la puteri mai mari, parametrul de încredere se degradează la ± 0,13 dB pentru niveluri de semnal de până la -10 dBm la mixerul de intrare. În comparație, un amplificator analogic de jurnal are de obicei toleranțe de ordinul a ± 1 dB.
Alte precizări legate de IF au prezentat, de asemenea, îmbunătățiri. Pre-filtrul IF este analog și trebuie reglat ca orice filtru analog, astfel încât să fie predispus la erori de reglare. Dar este încă mai bun decât alte filtre analogice. Deși are nevoie doar de o etapă pentru a fi realizată, poate fi mult mai stabilă decât filtrele cu 4 și 5 etape utilizate în analizatoarele analogice IF. Ca rezultat, diferențele de câștig între filtrele de rezoluție pot fi menținute în ± 0,03 dB, ceea ce este de zece ori mai bun decât modelele analogice pure.
Dacă precizia lățimii de bandă este determinată de limitările setărilor filtrului digital și de incertitudinea de calibrare din prefiltrul analogic. Din nou, prefiltrul este foarte stabil și introduce doar 20% din eroarea care ar fi prezentă într-o implementare analogică a unei lățimi de bandă de rezoluție de cinci astfel de pași. Ca rezultat, majoritatea benzilor de rezoluție se încadrează în 2% din lățimea lor de bandă declarată, spre deosebire de 10-20% pentru analizoarele IF analogice.
Cel mai important aspect al preciziei lățimii de bandă este minimizarea erorii în măsurătorile puterii canalului și măsurători similare. Filtrele de rezoluție au o lățime de bandă a zgomotului chiar mai bună decât toleranța de aliniere de 2%, iar markerii de zgomot și măsurătorile de putere ale canalului sunt ajustate la ± 0,5%. Astfel, erorile de lățime de bandă contribuie doar cu ± 0,022 dB la măsurarea densității amplitudinii și a puterii canalului. În cele din urmă, în absența oricăror etape de câștig analogice dependente de referință, nu există deloc o eroare de „câștig IF”. Suma tuturor acestor îmbunătățiri este de așa natură încât un IF pur digital oferă o îmbunătățire semnificativă a preciziei analizei spectrale. De asemenea, devine posibilă modificarea setărilor analizorului fără niciun impact semnificativ asupra preciziei măsurătorii. Vom vorbi mai multe despre acest lucru în capitolul următor.
1 Strict vorbind, odată ce un semnal este digitalizat, acesta nu mai este la frecvența intermediară sau IF. Din acest moment, semnalul este reprezentat de valori digitale. Cu toate acestea, folosim termenul „IF digital” pentru a descrie procesele digitale care au înlocuit secțiunea IF analogică găsită în analizorii tradiționali de spectru.)
