高精度的功率轉(zhuǎn)換效率測量

　　目前，電動(dòng)汽車和工業(yè)馬達(dá)的可變速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其低損耗·高效率·高頻率的性能正在不斷進(jìn)化。因?yàn)槭褂昧艘缘碗娮?、高速開關(guān)為特點(diǎn)的SiC和GaN等新型功率元件的PWM變頻器和AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)換器，其應(yīng)用系統(tǒng)的普及正在不斷加速。構(gòu)成這些系統(tǒng)的變頻器·轉(zhuǎn)換器·馬達(dá)等裝置的開發(fā)與測試則需要相較以前有著更高精度、更寬頻帶、更高穩(wěn)定性的能夠迅速測量損耗和效率的測量系統(tǒng)。

　　各裝置的損耗和效率與裝置的輸入功率和輸出功率同時(shí)測量，利用它們的差和比計(jì)算。功率通過電壓和電流測量，機(jī)械輸出通過扭矩和轉(zhuǎn)速測量并計(jì)算。

　　對(duì)于測量系統(tǒng)，要求具有能在高精度、寬頻帶、高穩(wěn)定性和分辨率下同時(shí)并實(shí)時(shí)測量這些動(dòng)態(tài)變化的裝置的輸入輸出參數(shù)的性能。

　　特別是電流，需要即使溫度變化也沒有失調(diào)漂移的DC測量性能和高精度覆蓋PWM的高頻開關(guān)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(zhuǎn)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(shí)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(tái)儀器實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)出來的。DC端和PWM端可同時(shí)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(zhuǎn)換器以高速·高分辨率進(jìn)行采樣。而且還有扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入。這些都可以以最快10ms的速度完全同步時(shí)序測量，實(shí)時(shí)計(jì)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?yàn)橐邮芨呔扰ぞ貍鞲衅鞯男盘?hào)因此扭矩信號(hào)以頻率接收。有功功率的精度在DC以及60Hz時(shí)為0.02%rdg.、10kHz時(shí)為0.15%rdg.、100kHz時(shí)為0.9%rdg.，實(shí)現(xiàn)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(xiàn)同相電壓噪音耐性的CMRR性能在100kHz時(shí)達(dá)到80dB，強(qiáng)化了在噪音環(huán)境下的穩(wěn)定性。

　　組合電流傳感器是從1994年開始由HIOKI提供的傳統(tǒng)的高性能機(jī)型，是組合了磁通門和零磁通方式的AC/DC機(jī)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(jí)別到500kW級(jí)別范圍內(nèi)，根據(jù)測量系統(tǒng)自由選擇使用。

　　另外，在測量馬達(dá)效率同時(shí)，擁有能以電氣角分析PM馬達(dá)的dq軸控制狀態(tài)并顯示矢量圖的功能，對(duì)評(píng)估dq軸電感Ld，Lq等馬達(dá)常數(shù)非常有用，為提高最尖端的功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能做出了貢獻(xiàn)。

　　測量場所

　　1 DC功率

　　234 PWM功率

　　M 馬達(dá)功率

　　通過HIOKI的PW6001功率分析儀和電流傳感器測量可變速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率

　　沒有失調(diào)漂移的

　　零磁通式磁通門型AC/DC電流傳感器