● 功率測量的多樣化和測量范圍的擴大
● 可瞬時顯示馬達、變頻器評估數據
● 可實現從DC(直流)到變頻器帶寬(0.5Hz~150kHz)的寬帶寬測量
● 可進行馬達電相角測量和功率參數的同時測量
● 可實現功率轉換效率測量的高可攜帶的小型設計
● 可滿足高測量和簡單測量的各種測量要求
應用范圍:● 應用于設備中
從地球環境保護的角度來看的話,和功率測量相關的需求及期待越來越大。太陽能發電和電動車(EV)的推廣、以及智慧型的構想等措施都將功率計的性能和功能的發展。本文將EV用馬達和變頻器的功率測量為例,通過日置電機針對支持控制系統的研發而開發的“功率分析儀3390”,來介紹近期功率計相關的動向和測量需求。在高度地球環境保護、溫室效應減少二氧化碳的時機中,功率測量相關需求和愿望強烈。在新能源中,太陽能發電、風力、生物、原子能發電、燃料電池的需求。設備中,冷暖空調設備和工廠產線用的變頻器馬達、空調、冰箱、洗衣機方面,也針對和實施了一些工作。另外,EV和電池相關的需求也成上漲趨勢。同時,三相馬達和變頻器的化成為當務之急。
功率測量的多樣化和測量范圍的擴大
在強化新能源相關系統的開發和設備的化的進程中,針對功率測量方面的要求涉及許多方面。圖1是變頻器馬達測量的典型例子,而且近的動向和測量需求的主要方面,可列舉出以下事項:
① 希望非接觸、高的測量功率(變頻器的輸入和輸出同時測量)
② 希望1臺功率計能測量諧波畸變率和變頻器干擾等的測量參數
③ 增加DC-AC轉換(PWM變頻器)的應用
④ 扭矩控制變頻器的性能
⑤ 變頻器、馬達、電力調節器的化
⑥ 將測量范圍從研發擴大至設定現場

圖1 變頻器馬達的典型測試例
針對這些需求,日置電機提供3390和電流傳感器。例如:針對①來說,鉗式電流傳感器9709可測量微小電流至500A的大電流;針對②開發了具備波形分析、功率測量、諧波分析、FFT分析功能的功率計。同時,對于測量參數的要求,可瞬時顯示馬達、變頻器評估數據。對于③,可實現從DC(直流)到變頻器帶寬(0.5Hz~150kHz)的寬帶寬測量。關于 ④,可進行馬達電相角測量和功率參數的同時測量。針對⑤,1%以下的和重復,可實現功率轉換效率測量的高。對于⑥來說,可攜帶的小型設計,可滿足高測量和簡單測量的各種測量要求。
EV用新馬達的評估和分析
為了測量馬達/變頻器的效率,先需要同時高的測量變頻器的輸入和輸出功率后計算效率。此時,可測量高電壓/大電流的以及增強了緣功能、擴大頻率特性的功率計顯得尤為重要。電壓測量方面對于AC1000輸入的呼聲越來越高。電流測量方面,有可測量從微小電流到500A的大電流的鉗式電流傳感器。之前所謂的高功率計,是在分流器輸入方面實現了而已,如果要滿足上述要求一直是困難的。
3390配上高的鉗式電流傳感器,高的功率測量。9709實現了過分流器輸入的+0.16%,可用于變頻器馬達測量中所須的DC,0.5Hz~150kHz的寬帶寬測量。
進行馬達分析時,測量正確諧波的基波電壓/電流及其相位是不可少的。3390適用于增量編碼器,簡單、準確的測出馬達的同步信號??赏ㄟ^使A相和Z相同步后,對馬達的輸入電壓/電流做諧波分析,從而測量電相角。
另外,3390可對馬達的同步頻率0.5Hz和諧波進行分析。和0.5Hz~5kHz的基波頻率同步,在功率測量同時進行達100次的諧波分析。據此,能對低轉速的馬達進行諧波分析。
另外,可用矢量表示馬達的電相角,用X-Y表示馬達的運轉特性。馬達評估的溫度數據也可同時測量。因此,1臺儀器便可測量變頻器效率、損耗和馬達能耗。
變頻器設備的評估和分析
變頻器設備的功率測量方面需要注意的一點,是測量三相馬達時發生接線錯誤的情況。由于使用3390可邊看著接線圖的畫面,掌握接線和輸入的狀態,正確測量,因此可減少測量誤差。收集到的數據后電腦進行管理,而3390多可連接4臺同時進行測量實現PC測量(LAN、U),適合于自動化和多通道測量。任何人都可簡單、高的對變頻器的效率和損耗進行測量。
另外,在變頻器馬達的測量中有以下一些重要參數。
● rms值:基波+載波成分的值
● mn值:接近基波成分的值(MEAN值)
● fnd值:基波真值
● thd值:顯示測量波形的畸變情況
● unb值:顯示各相之間的平衡狀態
● +pk值:測量中的波形的正/負值
● dc值:顯示對馬達有害的DC成分
● ac值:在rms中除去DC成分的值
● f值:各相的頻率
3390可同時測量并顯示這些參數。此外,3390還具備以X-Y圖表顯示來確認變頻器的動態特性的功能,變頻器的諧波測量功能,用FFT評估影響變頻器的干擾的功能(可達 100kHz)等(圖2)。而且,利用3390的500k采樣/秒的采樣率,來顯示電壓/電流波形(圖3)。之前,需要使用數字示波器和差分探頭、鉗式電流傳感器來觀測波形,麻煩,現在1臺3390即可實現。
FFT分析(干擾分析) 諧波分析(波形畸變分析) ●500kS/s等 固定采樣率 ●和輸入波形同步采樣


圖3 500k采樣/秒的波形例


