El analizador de potencia de última generación: ideal para SiC y GaN
SiC und GaN-Komponenten ermöglichen es, den Wirkungsgrad von Wandlerschaltungen weiter zu verbessern und gleichzeitig deren Größe und Gewicht zu reduzieren. Ein entscheidender Vorteil der geringeren Größe ist, dass sie mehr Flexibilität beim Design von Leiterplatten auf engem Raum schafft. Aber wie immer gibt es auch eine Kehrseite. SiC- und GaN-Halbleiter werden mit höheren Schaltfrequenzen betrieben als herkömmliche Halbleiter auf Si-Basis, erzeugen mehr Rauschen und erfordern daher bei der Messung einen Leistungsanalysator mit höherer Bandbreite und besserer Störfestigkeit.
Der Leistungsanalysator PW8001 in Kombination mit HIOKI-Stromsensoren ist die perfekte Wahl für diese Herausforderung. Branchenführende Genauigkeit bei DC-Leistungsmessungen und bei Frequenzen von 50 kHz oder mehr, kombiniert mit der beispiellosen Gleichtaktunterdrückung (CMRR) sowohl für den PW8001 als auch für die HIOKI-Stromsensoren, garantieren extrem genaue und unbeeinflusste Messungen, selbst bei extremer Störsignalbelastung.
Für die Entwicklung eines hocheffizienten kabellosen Ladegeräts oder eines Inverter-Motor-Antriebs für Elektrofahrzeuge oder Drohnen ist die Genauigkeit des Messsystems entscheidend; selbst die geringsten Effizienzverbesserungen müssen zu messen sein. Das bedeutet, dass der Leistungsanalysator sowohl Gleichstrom als auch hohe Frequenzen von 50 kHz oder darüber mit der größtmöglichen Genauigkeit messen sollte. Der PW8001 bietet ideale Lösungen für diese Art von Aufgaben.
Mit dem hochpräzisen Eingangsmodul U7005, das eine Abtastrate von 15 MSamples/s ermöglicht, wird eine Leistungsgenauigkeit von 0,05 Prozent bei Gleichstrom, 0,03 Prozent bei 50/60 Hz und der absolute Marktbestwert von 0,2 Prozent bei 50 kHz erreicht.
Analizador de potencia para 1500 V CC CAT II
La tendencia hacia parques solares cada vez más potentes exige también un aumento de la tensión de funcionamiento. Hoy en día, 1500 V CC es el estándar. Además, los parques solares se combinan con sistemas de almacenamiento locales para equilibrar la red o suministrar energía las 24 horas del día. Otro ámbito en el que cada vez son más frecuentes las tensiones más altas es la electrificación de camiones pesados y autobuses. Mientras que los vehículos eléctricos normales utilizan sistemas de corriente continua de 400 V u 800 V, el sector del transporte está pasando a sistemas de corriente continua de 1200 V para aumentar la potencia del sistema y acortar el tiempo de recarga.
Con el fin de ofrecer una solución de medición de potencia adaptada a estas nuevas tendencias tecnológicas en el ámbito de la alta tensión, Hioki ha desarrollado el módulo de entrada U7001, convirtiéndose así en el primer proveedor del mercado en ofrecer un analizador de potencia de 1500 V CC CAT II en formato de sobremesa. Esta clasificación permite utilizar el PW8001 para el desarrollo y las pruebas durante la producción de reguladores de potencia en tecnología fotovoltaica, sistemas de propulsión y productos de carga rápida para vehículos comerciales eléctricos con una tensión de sistema superior a 1000 V CC.
Imagen 1: El desarrollo de sistemas de propulsión para drones de gran potencia es cada vez más eficiente.
Análisis de sistemas de propulsión de 4 motores
Hoy en día, los drones se utilizan para una gran variedad de aplicaciones, como, por ejemplo, la grabación de vídeos desde el aire o las inspecciones en entornos peligrosos. Los drones equipados con un desfibrilador (DEA) pueden incluso salvar vidas, ya que, en lugares muy concurridos como festivales o centros urbanos, pueden llegar al lugar de la emergencia antes que una ambulancia. En todos estos drones, la fiabilidad y la eficiencia del sistema de propulsión son extremadamente importantes, ya que cualquier aumento de la eficiencia se traduce en una mayor autonomía.
El PW8001, con la opción de evaluar simultáneamente cuatro motores, es la herramienta de desarrollo perfecta para drones y otros sistemas de propulsión de cuatro motores, como, por ejemplo, los vehículos eléctricos con motores en las ruedas y los robots industriales. El análisis simultáneo de cuatro accionamientos de motor permite un ajuste mucho más sencillo y rápido del tren de transmisión y da lugar a diseños más eficientes y fiables.
Corrección automática del desfase
En el desarrollo de convertidores elevadores para vehículos híbridos o eléctricos, o de sistemas activos de corrección de la potencia reactiva para la red eléctrica, resulta esencial medir la potencia disipada en las bobinas de choque y los transformadores. Las propiedades inductivas de estos componentes dificultan una medición precisa, especialmente a altas frecuencias. Una de las razones es que la tensión y la corriente deben medirse exactamente al mismo tiempo para poder determinar la potencia activa. Sin embargo, los sensores de corriente siempre presentan un retardo temporal. Para poder medir con precisión las pérdidas de una bobina de choque o un transformador a pesar de ello, es necesario eliminar el retardo temporal de los sensores de corriente en todo el rango de frecuencias. La nueva función, única en el mundo, de corrección automática del desfase (Automatic Phase Shift Correction, APSC) lo hace posible incluso en modo «plug-and-play». Disponible por primera vez en el PW8001, la función APSC garantiza una precisión inigualable en las mediciones de pérdidas en inductancias y transformadores de alta frecuencia. Para que la corrección del desfase funcione correctamente, se requieren dos elementos:
- un sensor de corriente con un retardo de tiempo constante conocido
- un analizador de potencia capaz de compensar dicho retardo
Como único fabricante mundial de analizadores de potencia que también desarrolla y produce sensores de corriente, Hioki se encuentra en una posición única para optimizar sus propios sensores de corriente para la función APSC, de modo que presenten un retardo constante en todo el rango de frecuencias. Los sensores de corriente de Hioki de las series CT68 y CT69 se han diseñado para alcanzar un retardo de tiempo constante en todo el rango de frecuencias, tal y como se muestra en la imagen 2.
Imagen 2: Retardo de los sensores CT68xx de HIOKI
Otros sensores de corriente disponibles en el mercado suelen estar diseñados para presentar un desplazamiento de fase reducido a altas frecuencias. Por consiguiente, estos sensores de corriente no presentan un retardo constante en todo el rango de frecuencias. Esto se ilustra en la figura 3, que muestra el retardo de un sensor comparable disponible en el mercado.
Imagen 3: Retardo de un sensor habitual en el mercado en comparación con la serie CT68xx de HIOKI
Dado que el retardo temporal del sensor comparable oscila entre 100 ns y 20 ns, queda claro que, debido a su diseño, el sensor de corriente no es adecuado para la corrección del desfase, ya que el analizador de potencia no es capaz de compensar el retardo en todas las frecuencias que mide.
Imagen 4: Retardo de fase del CT68xx de HIOKI en función de la posición del conductor
La posición del conductor en el sensor de corriente también puede influir en la precisión de la medición. Esto se muestra en las figuras 4 y 5. En la figura 4 (sensor HIOKI), todas las curvas se superponen exactamente, lo que demuestra que la posición del conductor no influye en el retraso de fase.
Imagen 5: Retardo de fase de un sensor típico en función de la posición del conductor
Se realizaron las mismas pruebas con un sensor de corriente similar de la competencia; el resultado que se muestra en la imagen 5 presenta curvas muy diferentes. En este sensor, la posición del conductor influye en el retardo de fase a frecuencias superiores a 100 kHz y afecta a la precisión global de la medición de potencia a altas frecuencias, como, por ejemplo, al utilizar semiconductores de SiC y GaN.
Flexibilidad y precisión óptimas
Las aplicaciones cada vez más complejas, como los sistemas de energías renovables con almacenamiento local, conexión a la red y recarga de vehículos eléctricos, requieren un número cada vez mayor de canales de medición para poder analizar el comportamiento dinámico de un sistema. Con un diseño modular, que permite integrar hasta ocho canales de potencia en un solo dispositivo, y la posibilidad de elegir libremente entre el módulo de alta tensión U7001 y el módulo de entrada de alta precisión U7005, el PW8001 le ofrece la oportunidad de configurar su solución a medida para la medición de potencia.
