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Messprotokoll:

Datum: 15.02.2013

Aufbau:

Für jede der drei Phasen wird vorerst folgende Schaltung aufgebaut:
Ein Printtransformator von ca 1 VA liefert rund 30 V AC. Über ein Diodennetzwerk, einen Begrenzungswiderstand und eine 13V Suppressordiode wird aus der positiven Halbwelle eine rechteckähnliche Referenzspannung gewonnen.
Mit dem Oszilloskop wird die Phasenverschiebung visualisiert und wenn nötig die Transformatoranschlüsse vertauscht.

Die drei Referenzspannungen werden an den SPS-Eingängen angeschlossen und dienen der Synchronisation.
Die AC-Signalausgänge der drei Stromwandler werden direkt an die SPS-Eingänge angeschlossen.
Mit dem Oszilloskop wird die Phasenlage visualisiert und wenn nötig die Signalleitungen der Stromwandler vertauscht bis die Spannung und der Strom jeweils mit der positiven Halbwelle in Phase sind.

Über einen weiteren analogen Signaleingang wird die Offsetspannung der Stromwandler gemessen und diese in den drei ersten Subtrahierern im SPS-Programm eingestellt. Damit ist die Inbetriebnahme der Steuerung abgeschlossen.

Messungen und Feststellungen:

Die Ströme der drei Phasen unseres Haushalts werden nun im Display einzeln angezeigt und in der letzten Zeile; mit der Netzspannung multipliziert, als Leistung angezeigt. Unser Haushalt bezieht zwischen 650 und 920 W Dauerleistung. Plötzlich schnellt der Strom auf Phase 2 auf 7 A hoch und am Oszilloskop ist feststellbar dass die Sinuskurve taktet. Aha, das muss der Kaffeeautomat sein.

Doch auch Phase 1 zeigt eine eigenartige Zacke, welche vom direkt abbildenden Stromwandler übertragen wird. Sie stammt vom Phasenanschnittregler der 12-flammigen Lampe im Salon, welche offenbar gestern Abend nicht ganz auf null gestellt wurde.

Phase drei zeigt eine kleine, gleichmässige Sinuskurve von knapp 1 A. Wieder schnellt der Strom von Phase 2 hoch, diesmal auf 10 A und fällt nach etwa 3 Minuten auf 1A zurück. Das könnte der Boiler unter der Spüle gewesen sein. Der Sinusstrom der Waschmaschine hingegen ist sehr unstabil und ähnelt eher einer Kartoffel.

Das Testprogramm der Mitsubishi Alpha (hier im Monitorbetrieb) kann nun laufend angepasst werden. Der Multiplikator mit der Netzspannung wird um 1000 reduziert, um die Gesamtleistung in kW anzuzeigen.
In die 3 Eingangspfade der Referenzspannungen werden Smitt-trigger als Impulsformer eingefügt, um eine genauere Abtastung der Stromkurve zu erreichen.
Um eine PV-Einspeisung zu simulieren kann der Netzstecker des Referenztrafos umgepolt werden. Damit wird die Phase um 180° verschoben und der Strom der negativen Halbwelle gemessen und verarbeitet.

Datum: 18.02.2013

Dass für jede Phase ein Trafo notwendig ist, störte mich und so hatte ich noch etwas Geometrie studiert. Die drei Phasen des Drehstromnetzes sind eigentlich stabil um 120° verschoben. Diese Verschiebung konnte im Programm anhand der Referenz-Sinuskurve mit Smitt-triggern soweit aufbereitet werden, dass eine Abfrage der drei Phasen mit nur einer Spannungskurve möglich ist. Damit konnte das Programm auf 4 Eingänge reduziert werden und auch die Refresh Rate wird aus diesem Signal gewonnen. 
Die Referenzspannung ist mit einem fixen 8V Regler zu unstabil und führt zu Messungenauigkeiten. Das Programm wird noch laufend angepasst und im Dauerbetrieb getestet. Ein U/D-Zähler wird eingefügt, um die Leistung der Dump Last von aussen an Tasten zu verändern. Eine dreistufige Dump Last wird programmiert mit Tasten aussen zu schalten. Das Display kann bei Nichtverwendung dunkelgesteuert werden.
Ja nach Anwendungszweck können noch weitere Schaltungen und Anzeigen integriert werden. Ich werde in Kürze das Grundprogramm als Open Source Software hier publizieren. Jedoch besteht die Dokumentation für mich erst aus Notizen und Dritte können allein mit dem Programm nicht sehr viel anfangen.

Datum: 01.03.2013

< Hier liegt der Prototyp der AC-Synchronisationsspeisung beim Test. 
Die AC-Spannung wird am Trimmpotentiometer voreingestellt, die Offsetspannung mittels Mehrgangtrimmer bei der Installation der Stromwandler feinreguliert. 
Die 24VDC-Stromversorgung für die Steuerung und die Stromwandler kann ein Hutschienenetzteil übernehmen. Je nachdem welche Zusatzgeräte wie Relais, Schütze, Nullspannungsrelais, Funksender etc. an der Alpha angeschlossen werden kann die entsprechende Leistung gewählt werden.

Ich arbeite daran, Peter Bachmann