日置 PW8001 功率分析儀 高速電機測試解決方案
2025-03-17
一、關于高速電機的研發，您是否有如下煩惱？
在電機以及電機控制器的研發過程中，我們通常會使用功率分析儀同步測試母線輸入，控制器輸出，以及電機的機械效率，用于同步分析各個環節的效率以及損耗。
但隨著新能源汽車驅動電機的轉速越來越高，在追求更高的功率密度的同時，也會帶來一系列新的課題，例如：
1、功率損耗實測數據和仿真數據出現差異，無法確定測試數據的真實性，如果造成誤判，會影響后續的標定和開發工作。
2、效率和損耗數據波動大，為了控制誤差，需要采用數據平均化的功能，導致測試時間變長，引起電機過熱。
3、數據重復性差，今天測試和明天測試，亦或是換了一個測試環境后，同樣的測試條件無法獲得相同的數據，無法基于數據進行電機的改善。
造成以上原因的主要因素，就是電機控制器輸出端的功率成分比較復雜，主要由以下三個部分組成：
1、電機的驅動頻率。這個部分屬于低頻域，一般不會超過10Khz。
2、開關頻率，即載波頻率。載波和諧波構成了10k-1Mhz頻率范圍的功率范圍。
3、器件的開關損耗。這一部分對有功功率的影響不大，但是容易對測試結果造成混疊
二、您現有的測量方式，能有效解決嗎?
如果想準確的測試電機控制器的損耗，必須要兼顧準確測試高頻和低頻的測試能力。但是目前常規的功率測試設備，主要針對電機驅動的基波和基波高次諧波進行分析，缺乏對載波以及載波的高次諧波進行分析的手段。
三、解決方案Ⅰ “功率按頻率分開”的功率譜分析
如果要評估高頻損耗，就需要能夠把功率按照頻率單獨分開的功率譜分析功能，通過功率譜分析，我們可以了解高頻域的功率特性，因此，可以測量開關頻率的二次諧波、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償
模擬在轉為數字信號的過程中，會有硬件延時和通訊延時，功率分析儀一般以電壓作為同步源，內部會針對電壓的模數轉為做一定的修正。而電流探頭作為二次測的儀器，隨著頻率的范圍的上升，會帶來較大的相位延時。也就是說，在高頻部分，會因為電流探頭的角度延時特性，引起高頻功率成分測量計算的誤差。
電機電控開發工作者，在日常工作中使用的負載基本為感性負載無論是電抗器、電機模擬器、還是對拖電機。電壓和電流的相位角都會接近90°，在這個情況下，相位角的測量精度就尤為重要，如果無法準確測試相位角度，引起測量誤差，情況下會把高頻正功成分誤計算成負功，引起最終功率結果的誤差和波動。
常規的電流傳感器，標稱的規格參數只有帶寬，這個通常意義代表的是隨著頻率上升，測試幅值衰減的帶寬范圍。經測試會發現，一般的電流傳感器會在10KHz頻率之后出現比較大的相位延時，并且因為沒有順滑的延遲特性，無法進行相位角度的補償和修正，最終導致高頻功率的運算出現偏差。
上圖代表了因相位誤差引起的損耗測試誤差。當正弦波的電壓—電流相位差為89°時，只要測量儀器有0.1°的誤差，電感的損耗測量就會發生10%的誤差。
五、兼具功率分析與電流檢測，是高速電機研發的“好伙伴”
首先，HIOKI日置的電流傳感器可以在100kHz以內保證相位精度，再通過相位修正進行1MHz頻率范圍以內0.1°的高精度測試，并且在-40°C~+80C的溫度范圍中穩定測量，如剛剛所提到的，在實際工作狀態中，需要準確測量基波以及載波，再加上對應高次諧波的相位角，才能最終獲得真實準確的有功功率。
1、即刻開始測量
功率分析儀 PW8001可給電流傳感器供電，自動設置轉換比。只需連接，就能即刻開始測量。
2、正確測量高頻·低功率因數的功率
功率分析儀 PW8001可自動獲取電流傳感器的相位特性，并以0.001°分辨率進行補償，輕松發揮電流傳感器的性能。
3、測量條件的記錄
僅需連接電流傳感器、就能自動獲取電流傳感器的型號、序列號等信息。測量數據的同時、還能詳細記錄測量條件。
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分開的【功率譜分析】功能。并目在應對碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等器材的測量時，其高采樣性能(采樣速率18-bit，15MHz)，及抗干擾性(CMRR)110 dB/100KHz，可準確捕捉高速開關波形。兩者的強強組合，可以有效掌握高頻功率損耗，評估電機內部高頻域內的鐵損或銅損等損耗因素，賦能高效率、高輸出的電機驅動系統研發，助力驅動電機轉速的突破！
1、高級別的測量精度
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、準確捕捉高速開關產生的功率變化
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量系統
8通道功率測量
艾克賽普公司是HIOKI日置授權代理商，如果您對高速電機測量有需求或任何疑問，歡迎聯系我們，將提供免費樣機上門試用和更合適的測試解決方案。
最新資訊
