1. 係統級別同步

係統級別同步意味著耦合多個(ge) 設備，擴展測量通道的數量，同步地發送和接收數據。安裝同步測量設備並將其納入操作實踐的需求日益增長。它們(men) 為(wei) 係統的大範圍監控提供了機會(hui) ，並提供了一種更靈活、時間和空間效率更高的解決(jue) 方案。

1.1 應用描述

需要使用多台星空官网游戏同步的一個(ge) 典型應用是電力係統的安裝和監測，例如可再生能源和混合能源。LMG600具有多達7個(ge) 通道或6個(ge) 通道和一個(ge) 過程信號接口（PSI）。但是，有些拓撲中存在七個(ge) 以上的測量點。例如，逆變器和DC/DC轉換器、電池、電池充電控製器、備用發電機的輸入和輸出。然後我們(men) 可以想象為(wei) 什麽(me) 耦合各種設備並一次顯示所有測量結果是有用的。

雙電機的測試是需要耦合兩(liang) 台LMG的典型例子。在一台電機上進行測量時，通常有以下測量點：

· 單相或三相變頻器輸入（一至三通道）

· 三相變頻器輸出（三通道）

· 用於(yu) 測量扭矩和速度（如果需要）的過程信號接口（PSI）

因此，對於(yu) 雙電機測試，至少需要八個(ge) 功率測量通道。

用於(yu) 測量待機功率和能源效率的測試台，例如家用電器；牽引係統，例如由各種電驅動器組成的鐵路電力牽引係統；電動和混合動力汽車是更多的例子。

在以下各節中，描述了各種同步類型和對每種類型的時間影響，不同的數據傳(chuan) 輸方法以及每種方法的優(you) 缺點。

1.2 同步類型

為(wei) 確保測量結果不是異步的，存在五種不同類型的同步：周期時間同步、頻率同步、能量累積測量同步、瞬態同步和時間同步。

周期時間同步是將新周期的開始分配給所有儀(yi) 器。周期時間同步是測量儀(yi) 器成功同步的主要步驟，也是最重要的步驟。然而，在特定應用可能需要更多同步類型。每種同步類型都獨立於(yu) 其他同步類型。例如，可以在不同步周期時間的情況下同步頻率。

3.2.1 同步連接接口

LMG600配有15針同步連接接口。所有連接的信號都可以設置為(wei) 輸入或輸出，並可用於(yu) 控製其他設備或通過它們(men) 進行控製。引腳Sync_Energy_I/O、Sync_Frequency_I/O、Sync_Cycle_I/O、Sync_Transient_I/O和Sync_Time_I/O分別用於(yu) 同步能量測量、頻率、周期時間、瞬態和時間的同步。

3.2.2 頻率同步

對於(yu) 頻率同步，每個(ge) 設備上的每個(ge) 組都可以同步到一個(ge) 公共信號。例如：

§ 第一台儀(yi) 器的第一組的頻率被設置為(wei) 一個(ge) 信號，例如U1。

§ 第二台儀(yi) 器的第一組的頻率設置為(wei) 外部。然後，它的輸入是來自第一台儀(yi) 器並被設置為(wei) 相同的信號U1。隻有第一組的信號可以設置為(wei) 第二台儀(yi) 器的輸入。

時間效應，即不同設備信號之間的時間差，非常小，可以忽略不計。

ü 在LMG600的“Group組”菜單可以選擇同步源，來監控頻率的調整。該源可以設置為(wei) 來自當前或者任意其他組和外部的電壓或電流通道

需要頻率同步的典型應用示例是不間斷電源（UPS）。UPS是維持設備供電的裝置，是轉換器、開關(guan) 和儲(chu) 能設備的組合。

圖6：UPS係統上的時間延遲

對於(yu) 大多數UPS係統，需要無縫轉換，並且輸入頻率應與(yu) 輸出頻率同步。輸入和輸出之間存在相角差指示時移/延遲，並且需要測量此時間延遲。為(wei) 了使兩(liang) 個(ge) 信號的速率*相同，主設備的頻率（fA）是從(cong) 設備的輸入（fB = fA）。然後，LMGA測量輸入和相應的相角，LMGB測量輸出和與(yu) 輸入之間的相角。

3.2.3 周期時間同步

周期時間粗略地定義(yi) 了獲取數值/測量結果的頻率（平均）。為(wei) 了從(cong) 多個(ge) LMG設備同時準確地生成測量值，周期時間必須*相同。周期時間同步具有主/從(cong) 功能。周期時間在主設備上定義(yi) ，其餘(yu) /從(cong) 設備設置為(wei) “外部”，並由主設備控製。

下圖是一個(ge) 儀(yi) 器的不同組信號或不同儀(yi) 器和 不同頻率的信號之間的周期時間同步示例。 在LMG上的“Instrument儀(yi) 器”菜單下，可以設置周期時間並將其應用於(yu) 設備的所有信號和組，並通過主/從(cong) 操作應用到其他設備。

 圖 7：周期時間同步

如上圖所示，每次當前周期結束既新周期的開始，直到測量到每個(ge) 信號的最後一個(ge) 過零點。根據信號的頻率，時間差（Snippet片段）會(hui) 有所不同。也有可能在每個(ge) 周期時間測量不同數量的信號周期。例如，圖上信號3的兩(liang) 個(ge) 周期在第一個(ge) 周期內(nei) 測量，而在第二個(ge) 周期中測量三個(ge) 周期。

重要的是要理解片段並不意味著測量誤差，而是各種測量結果來自略有不同的時間間隔。如果問題是我們(men) 如何精確地同時測量：答案是沒有物理方法可以實現*同步，而隻有幾乎同步的信號。

使用LMG600，測量是無間隙的。當測量周期結束時，完成的周期用於(yu) 計算測量值，未完成的周期用作下一個(ge) 周期采樣的起始值。比如以50ms的周期時間測量周期為(wei) 20 ms的信號，則實際測量時間在40ms和60ms之間交替。沒有片段就沒有無間隙的測量！

ü 使用DURNORM命令讀取每個(ge) 周期的實際持續時間。通過在DURNORM命令後添加通道數字來讀取每個(ge) 通道的測量時間（例如DURNORM2）。每個(ge) 組的測量時間都不同 。

3.2.4 能量測量同步

為(wei) 了執行能量測量，應定義(yi) 開始時間和測量持續時間。測量持續時間取決(jue) 於(yu) 周期模式，當選擇固定間隔周期模式時，它是周期時間的整數。同樣，當周期模式分別設置為(wei) “Hram諧波”或“Scope示波”時，它取決(jue) 於(yu) 諧波分析的周期長度或真實采樣率。該儀(yi) 器隻將完整的周期用於(yu) 能量計算。

在下圖中，描述了一台儀(yi) 器中的能量測量。

圖 8：能量測量

應用的持續時間是通過用戶的外部I/O定義(yi) 的。我們(men) 可以注意到：

§ 測量開始的周期包含在實際測量中

§ 則積分時間相應地調整

§ 測量停止的周期不包括在實際測量中

§ 應用持續時間和實際持續時間之間存在時間差

如果能量測量在周期開始時開始，則不存在時間不確定性。但是，如果能量測量在一個(ge) 周期結束時開始，則整個(ge) 周期將包含在實際測量持續時間中。同樣，如果能量測量在新周期開始時停止，則實數和應用持續時間之間沒有差異，不確定性等於(yu) 0。如果能量測量在周期結束時停止，則該周期不包括在能量測量中。

能量測量的時間不確定性最大值等於(yu) ：

在能量測量期間，在能量測量開始的周期和能量測量停止的周期間存在周期誤差。欲了解更多信息，請參閱應用文章“使用LMG600精密星空官网游戏進行能量測量”。

要同步兩(liang) 台設備的能量測量，應將從(cong) 設備能量菜單上的控製模式設置為(wei) 外部。同步連接接口上的控製信號是開始測量所必需的，其由主設備提供。

ü 在“enegy能量”菜單，將主設備的“Control Mode控製模式”設置為(wei) “Direct直接”，並將從(cong) 設備的“Control Mode控製模式”設置為(wei) “External外部”。在從(cong) 設備上按啟動。在主設備上按啟動時，兩(liang) 台設備中的能量測量都將開始。監視持續時間的微小差異。

3.2.5 瞬態同步

瞬態同步是指瞬態事件的開始時間的同步。選擇為(wei) 輸入時，上升沿會(hui) 觸發儀(yi) 器中的瞬態記錄。選擇為(wei) 輸出時，上升沿表示儀(yi) 器中觸發了瞬變。0.1ms後，信號變回0。

3.2.6 效率

我們(men) 已經看到，在實際係統中，*同步是不可能的，同步設備之間總是存在時間延遲“snippet片段”。這也會(hui) 影響效率測量，並可能導致效率測量高於(yu) 實際值甚至高於(yu) 1。輸入和輸出功率測量來自略有不同的時間間隔。這與(yu) 係統中的節能設備（例如電容器，電機繞組）相結合，可能會(hui) 導致錯誤的效率結果。

讓我們(men) 假設一個(ge) 係統，其中一台儀(yi) 器測量交流輸入，另一台儀(yi) 器測量直流輸出。交流輸入具有50Hz頻率，20ms周期（T），周期時間設置為(wei) 60ms。50 ms後，額外的負載接通到輸出端，電流從(cong) 0.05A增加到0.5A。然後輸入電流將從(cong) 0.1A（峰值）增加到1.5A（峰值）。

圖 9：片段對效率測量的影響

在周期時間同步期間，信號被測量直到周期內(nei) 最後一次正過零。在周期時間n期間僅(jin) 測量輸入電流的兩(liang) 個(ge) 周期，而在周期時間n+1上測量片段。片段是輸入和輸出之間的時間延遲。

在周期時間n結束時，恰好輸出電流高於(yu) 輸入電流，這導致效率高於(yu) 1。在下一個(ge) 周期中，這種能量泄漏被修複。

1.3 數據傳輸方法

有不同的係統架構和方法可以從(cong) 各種設備獲取數據。每種方法都有其優(you) 點和缺點，隻要延遲不同。   在以下部分中，描述了三種不同的數據傳(chuan) 輸方法。所有這些方法都可用於(yu) 同步多達10台設備。

3.3.1 數字耦合

在數字耦合期間，每個(ge) 設備都應通過接口（例如以太網或CAN）連接到PC，如圖所示。通過PC軟件，可以從(cong) 所有設備和每個(ge) 周期時間獲取測量結果。更具體(ti) 地說，可以：

§ 定義(yi) 主設備和從(cong) 設備

§ 選擇輸入設置，例如每台設備通道數、周期時間、記錄值數量

§ 存儲(chu) 結果

當新的周期時間開始時，首先記錄主設備的值，然後記錄從(cong) 設備的值。

圖 10：數字耦合

兩(liang) 台儀(yi) 器之間的數據傳(chuan) 輸延遲小於(yu) 1μs。同樣的延遲也適用於(yu) 周期、能量、瞬態和頻率同步。在所有這些情況下，隻發布單個(ge) 脈衝(chong) 。

3.3.2 模擬耦合

在模擬耦合期間，兩(liang) 台儀(yi) 器通過過程信號接口（PSI）連接。LMG600的過程信號接口共有10個(ge) 模擬輸入（8個(ge) 慢速輸入和2個(ge) 快速輸入）和32個(ge) 模擬輸出。從(cong) 設備的測量數據通過PSI（模擬輸出）傳(chuan) 輸到主設備（模擬輸入）。由主設備收集從(cong) 設備的測量結果，並顯示在主設備的屏幕或PC上（如果有連接）

在PSI菜單上，應選擇0V和+10V參考點電壓，以產(chan) 生0或+10V輸入電壓的值。例如，如果電壓的真有效值幾乎等於(yu) 220伏，則0V參考可以設置為(wei) 0伏，+10V參考可以設置為(wei) 220伏。更好的選擇是將0V參考設置為(wei) 210V，將+10V參考設置為(wei) 230V，從(cong) 而降低誤差。

圖 11：模擬耦合

這種方法的缺點是，由於(yu) 使用了PSI，因此存在附加誤差。信號從(cong) 數字轉換為(wei) 模擬（D/A轉換）和從(cong) 模擬轉換為(wei) 數字（A/D轉換），這會(hui) 導致誤差（例如偏移誤差、增益誤差）。額外的信號處理也會(hui) 導致時間延遲。對於(yu) 靜態信號，其中不同測量值的值是相同的，這種延遲並不重要。但是，當測量動態信號時，由於(yu) 信號的變化和波動，任何時間延遲都很重要。此外，可以通過PSI傳(chuan) 輸的值的數量也存在限製。

3.3.3 時間同步/時間戳

圖 12：由於(yu) 兩(liang) 個(ge) 同步設備之間的數據傳(chuan) 輸延遲而導致的常見問題

假設用戶在每個(ge) 測量周期後使用Cont ON命令連續輸出每個(ge) 設備的測量值。由於(yu) 數據傳(chuan) 輸延遲（例如1μs），計算機有可能在一個(ge) 周期結束之前向一台儀(yi) 器發送命令，在下一個(ge) 周期開始後向另一台儀(yi) 器發送命令。儀(yi) 器1輸出周期2的結果，而儀(yi) 器2輸出周期3的結果。在這些情況下，可以使用時間同步來檢測時差並校正數據。

時間同步是發布絕對時間到所有設備。當前時間可以從(cong) 一個(ge) 設備發送到另一個(ge) 設備，或者一個(ge) 設備可以接收時間並按其設置內(nei) 部時鍾。儀(yi) 器之間的時間每10ms同步一次，而小周期時間為(wei) 10ms。偏差小於(yu) 100μs。

圖 13：時間同步