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日置 PW8001 功率分析儀 高速電機(jī)測(cè)試解決方案
2025-03-17
一、關(guān)于高速電機(jī)的研發(fā)，您是否有如下煩惱？
在電機(jī)以及電機(jī)控制器的研發(fā)過(guò)程中，我們通常會(huì)使用功率分析儀同步測(cè)試母線輸入，控制器輸出，以及電機(jī)的機(jī)械效率，用于同步分析各個(gè)環(huán)節(jié)的效率以及損耗。
但隨著新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，在追求更高的功率密度的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)一系列新的課題，例如：
1、功率損耗實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異，無(wú)法確定測(cè)試數(shù)據(jù)的真實(shí)性，如果造成誤判，會(huì)影響后續(xù)的標(biāo)定和開(kāi)發(fā)工作。
2、效率和損耗數(shù)據(jù)波動(dòng)大，為了控制誤差，需要采用數(shù)據(jù)平均化的功能，導(dǎo)致測(cè)試時(shí)間變長(zhǎng)，引起電機(jī)過(guò)熱。
3、數(shù)據(jù)重復(fù)性差，今天測(cè)試和明天測(cè)試，亦或是換了一個(gè)測(cè)試環(huán)境后，同樣的測(cè)試條件無(wú)法獲得相同的數(shù)據(jù)，無(wú)法基于數(shù)據(jù)進(jìn)行電機(jī)的改善。
造成以上原因的主要因素，就是電機(jī)控制器輸出端的功率成分比較復(fù)雜，主要由以下三個(gè)部分組成：
1、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率。這個(gè)部分屬于低頻域，一般不會(huì)超過(guò)10Khz。
2、開(kāi)關(guān)頻率，即載波頻率。載波和諧波構(gòu)成了10k-1Mhz頻率范圍的功率范圍。
3、器件的開(kāi)關(guān)損耗。這一部分對(duì)有功功率的影響不大，但是容易對(duì)測(cè)試結(jié)果造成混疊
二、您現(xiàn)有的測(cè)量方式，能有效解決嗎?
如果想準(zhǔn)確的測(cè)試電機(jī)控制器的損耗，必須要兼顧準(zhǔn)確測(cè)試高頻和低頻的測(cè)試能力。但是目前常規(guī)的功率測(cè)試設(shè)備，主要針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的基波和基波高次諧波進(jìn)行分析，缺乏對(duì)載波以及載波的高次諧波進(jìn)行分析的手段。
三、解決方案Ⅰ “功率按頻率分開(kāi)”的功率譜分析
如果要評(píng)估高頻損耗，就需要能夠把功率按照頻率單獨(dú)分開(kāi)的功率譜分析功能，通過(guò)功率譜分析，我們可以了解高頻域的功率特性，因此，可以測(cè)量開(kāi)關(guān)頻率的二次諧波、三次諧波和四次諧波以及高頻域的功率特性。
四、解決方案Ⅱ 寬頻帶和精確的相位補(bǔ)償
模擬在轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程中，會(huì)有硬件延時(shí)和通訊延時(shí)，功率分析儀一般以電壓作為同步源，內(nèi)部會(huì)針對(duì)電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)為做一定的修正。而電流探頭作為二次測(cè)的儀器，隨著頻率的范圍的上升，會(huì)帶來(lái)較大的相位延時(shí)。也就是說(shuō)，在高頻部分，會(huì)因?yàn)殡娏魈筋^的角度延時(shí)特性，引起高頻功率成分測(cè)量計(jì)算的誤差。
電機(jī)電控開(kāi)發(fā)工作者，在日常工作中使用的負(fù)載基本為感性負(fù)載無(wú)論是電抗器、電機(jī)模擬器、還是對(duì)拖電機(jī)。電壓和電流的相位角都會(huì)接近90°，在這個(gè)情況下，相位角的測(cè)量精度就尤為重要，如果無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試相位角度，引起測(cè)量誤差，情況下會(huì)把高頻正功成分誤計(jì)算成負(fù)功，引起最終功率結(jié)果的誤差和波動(dòng)。
常規(guī)的電流傳感器，標(biāo)稱的規(guī)格參數(shù)只有帶寬，這個(gè)通常意義代表的是隨著頻率上升，測(cè)試幅值衰減的帶寬范圍。經(jīng)測(cè)試會(huì)發(fā)現(xiàn)，一般的電流傳感器會(huì)在10KHz頻率之后出現(xiàn)比較大的相位延時(shí)，并且因?yàn)闆](méi)有順滑的延遲特性，無(wú)法進(jìn)行相位角度的補(bǔ)償和修正，最終導(dǎo)致高頻功率的運(yùn)算出現(xiàn)偏差。
上圖代表了因相位誤差引起的損耗測(cè)試誤差。當(dāng)正弦波的電壓—電流相位差為89°時(shí)，只要測(cè)量?jī)x器有0.1°的誤差，電感的損耗測(cè)量就會(huì)發(fā)生10%的誤差。
五、兼具功率分析與電流檢測(cè)，是高速電機(jī)研發(fā)的“好伙伴”
首先，HIOKI日置的電流傳感器可以在100kHz以內(nèi)保證相位精度，再通過(guò)相位修正進(jìn)行1MHz頻率范圍以內(nèi)0.1°的高精度測(cè)試，并且在-40°C~+80C的溫度范圍中穩(wěn)定測(cè)量，如剛剛所提到的，在實(shí)際工作狀態(tài)中，需要準(zhǔn)確測(cè)量基波以及載波，再加上對(duì)應(yīng)高次諧波的相位角，才能最終獲得真實(shí)準(zhǔn)確的有功功率。
1、即刻開(kāi)始測(cè)量
功率分析儀 PW8001可給電流傳感器供電，自動(dòng)設(shè)置轉(zhuǎn)換比。只需連接，就能即刻開(kāi)始測(cè)量。
2、正確測(cè)量高頻·低功率因數(shù)的功率
功率分析儀 PW8001可自動(dòng)獲取電流傳感器的相位特性，并以0.001°分辨率進(jìn)行補(bǔ)償，輕松發(fā)揮電流傳感器的性能。
3、測(cè)量條件的記錄
僅需連接電流傳感器、就能自動(dòng)獲取電流傳感器的型號(hào)、序列號(hào)等信息。測(cè)量數(shù)據(jù)的同時(shí)、還能詳細(xì)記錄測(cè)量條件。
其次，HIOKI日置PW8001功率分析儀，擁有上方所提到的，能把功率按照頻率單獨(dú)分開(kāi)的【功率譜分析】功能。并目在應(yīng)對(duì)碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等器材的測(cè)量時(shí)，其高采樣性能(采樣速率18-bit，15MHz)，及抗干擾性(CMRR)110 dB/100KHz，可準(zhǔn)確捕捉高速開(kāi)關(guān)波形。兩者的強(qiáng)強(qiáng)組合，可以有效掌握高頻功率損耗，評(píng)估電機(jī)內(nèi)部高頻域內(nèi)的鐵損或銅損等損耗因素，賦能高效率、高輸出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)，助力驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的突破！
1、高級(jí)別的測(cè)量精度
基本精度±0.03%，DC精度±0.05%，50 kHz精度 0.2%*，頻率精度：± 0.1% 振幅帶寬 300 kHz*，± 0.1°，相位帶寬 500 kHz*
2、準(zhǔn)確捕捉高速開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的功率變化
采樣速率18-bit，15 MHz，抗干擾性(CMRR)110 dB/100 kHz*
3、搭建適合使用用途的測(cè)量系統(tǒng)
8通道功率測(cè)量
艾克賽普公司是HIOKI日置授權(quán)代理商，如果您對(duì)高速電機(jī)測(cè)量有需求或任何疑問(wèn)，歡迎聯(lián)系我們，將提供免費(fèi)樣機(jī)上門試用和更合適的測(cè)試解決方案。
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