高精度的功率转换效率测量

发布时间：2015-12-3 11:05 发布者：designapp

　　目前，电动汽车和工业马达的可变速马达驱动系统，其低损耗·高效率·高频率的性能正在不断进化。因为使用了以低电阻、高速开关为特点的SiC和GaN等新型功率元件的PWM变频器和AC/DC转换器、DC/DC转换器，其应用系统的普及正在不断加速。构成这些系统的变频器·转换器·马达等装置的开发与测试则需要相较以前有着更高精度、更宽频带、更高稳定性的能够迅速测量损耗和效率的测量系统。
　　各装置的损耗和效率与装置的输入功率和输出功率同时测量，利用它们的差和比计算。功率通过电压和电流测量，机械输出通过扭矩和转速测量并计算。
　　对于测量系统，要求具有能在高精度、宽频带、高稳定性和分辨率下同时并实时测量这些动态变化的装置的输入输出参数的性能。
　　特别是电流，需要即使温度变化也没有失调漂移的DC测量性能和高精度覆盖PWM的高频开关频率，并且能测量超过100Arms大电流的性能，而使用普通的分流电阻或CT(电流转换器)、霍尔元件的电流探头是无法做到的。要做到这些，要通过不使用霍尔元件的磁通门方式检测DC，同时使用宽频带化的高精度电流传感器是最合适的方法。
　　HIOKI的PW6001功率分析仪是以将这些要求通过1台仪器实现所设计出来的。DC端和PWM端可同时测量最多6ch的电压电流输入，并拥有2MHz的测量带宽，通过5MHz、18bit的A/D转换器以高速·高分辨率进行采样。而且还有扭矩和转速信号输入。这些都可以以最快10ms的速度完全同步时序测量，实时计算损耗和效率。电流输入具备有最适于高精度电流传感器的输入和传感器供电能力，因为要接受高精度扭矩传感器的信号因此扭矩信号以频率接收。有功功率的精度在DC以及60Hz时为0.02%rdg.、10kHz时为0.15%rdg.、100kHz时为0.9%rdg.，实现了最大到1MHz的功率测量带宽，以高精度覆盖PWM的频率范围。体现同相电压噪音耐性的CMRR性能在100kHz时达到80dB，强化了在噪音环境下的稳定性。
　　组合电流传感器是从1994年开始由HIOKI提供的传统的高性能机型，是组合了磁通门和零磁通方式的AC/DC机型。重视精度的贯通型覆盖50A额定到1000A额定，兼具精度和便利性的钳型覆盖20A额定到500A额定，可在50W级别到500kW级别范围内，根据测量系统自由选择使用。
　　另外，在测量马达效率同时，拥有能以电气角分析PM马达的dq轴控制状态并显示矢量图的功能，对评估dq轴电感Ld，Lq等马达常数非常有用，为提高最尖端的功率驱动系统的性能做出了贡献。
　　测量场所
　　1 DC功率
　　234 PWM功率
　　M 马达功率