日置高精度的功率轉換效率測量
2015-08-06
目前，電動汽車和工業馬達的可變速馬達驅動系統，其低損耗·高效率·高頻率的性能正在不斷進化。因為使用了以低電阻、高速開關為特點的SiC和GaN等新型功率元件的PWM變頻器和AC/DC轉換器、DC/DC轉換器，其應用系統的普及正在不斷加速。構成這些系統的變頻器·轉換器·馬達等裝置的開發與測試則需要相較以前有著更高精度、更寬頻帶、更高穩定性的能夠迅速測量損耗和效率的測量系統。
各裝置的損耗和效率與裝置的輸入功率和輸出功率同時測量，利用它們的差和比計算。功率通過電壓和電流測量，機械輸出通過扭矩和轉速測量并計算。
對于測量系統，要求具有能在高精度、寬頻帶、高穩定性和分辨率下同時并實時測量這些動態變化的裝置的輸入輸出參數的性能。
特別是電流，需要即使溫度變化也沒有失調漂移的DC測量性能和高精度覆蓋PWM的高頻開關頻率，并且能測量超過100Arms大電流的性能，而使用普通的分流電阻或CT（電流轉換器）、霍爾元件的電流探頭是無法做到的。要做到這些，要通過不使用霍爾元件的磁通門方式檢測DC，同時使用寬頻帶化的高精度電流傳感器是最合適的方法。
HIOKI的PW6001功率分析儀是以將這些要求通過1臺儀器實現所設計出來的。DC端和PWM端可同時測量最多6ch的電壓電流輸入，并擁有2MHz的測量帶寬，通過5MHz、18bit的A/D轉換器以高速·高分辨率進行采樣。而且還有扭矩和轉速信號輸入。這些都可以以最快10ms的速度完全同步時序測量，實時計算損耗和效率。電流輸入具備有最適于高精度電流傳感器的輸入和傳感器供電能力，因為要接受高精度扭矩傳感器的信號因此扭矩信號以頻率接收。有功功率的精度在DC以及60Hz時為0.02%rdg.、10kHz時為0.15%rdg.、100kHz時為0.9%rdg.，實現了最大到1MHz的功率測量帶寬，以高精度覆蓋PWM的頻率范圍。體現同相電壓噪音耐性的CMRR性能在100kHz時達到80dB，強化了在噪音環境下的穩定性。
組合電流傳感器是從1994年開始由HIOKI提供的傳統的高性能機型，是組合了磁通門和零磁通方式的AC/DC機型。重視精度的貫通型覆蓋50A額定到1000A額定，兼具精度和便利性的鉗型覆蓋20A額定到500A額定，可在50W級別到500kW級別范圍內，根據測量系統自由選擇使用。
另外，在測量馬達效率同時，擁有能以電氣角分析PM馬達的dq軸控制狀態并顯示矢量圖的功能，對評估dq軸電感Ld，Lq等馬達常數非常有用，為提高最尖端的功率驅動系統的性能做出了貢獻。
日置HIOKI功率分析儀產品鏈接：http://www.sh-zhiyue.com/plus/list.php?tid=55
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