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給致力於提升0.1%效率改善的變頻器/馬達開發者們

能源效率的提升是實現永續社會的重要課題。變頻器與馬達扮演相當重要的角色,活躍在產業、交通、家庭等各種領域。為了能引出其最大的性能,並減少能源轉換損失的話,就需要更高精度的測量、正確掌握改善點與測量數據的活用都是不可或缺的要點。
本文深入介紹將為提升效率轉換的業界頂尖使用者所煩惱的課題,並使用HIOKI的高精度功率計(電力計)來解決此課題的應用案例。

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◤ 業界頂尖使用者的課題

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01 | 返工風險發生

由於錯誤的合格與否判斷導致返工情況發生,因此無法順利進入基於模擬模型的開發階段。

 

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02 | 評估效率低下

為了抑制數值搖晃,需要使用長時間的數值平均。但是這段期間會導致馬達溫度上升,又需要更多時間讓馬達冷卻,導致效率低下。

 

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03 | 返工風險發生

評估數據沒有再現性,無法得知哪一個數值是正確的。
為此,無法正確判斷設計改善效果。

◤ 其原因為何?

詳細觀測變頻器電壓電流波形

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變頻器的輸出功率包含驅動馬達的基本頻率成分及其諧波(藍色部分),以及變頻器的開關頻率及其諧波(紅色部分)。基本波及其諧波成分屬於數kHz左右的低頻範圍,因此一般的電力計與電流感測器即可進行相對精確的測量。然而,開關頻率及其諧波成分則位於數十kHz至數MHz的高頻範圍,且具有低功率因數,因此需要同時具備寬頻帶與高精度相位測量能力的電力計與電流感測器。在變頻器開發中,是否能夠精確測量高頻功率是關鍵所在。

◤ 注目 ‼   HIOKI提供的解決方案

具有功率計(電力計)與電流感測器的開發技術的HIOKI才能提供的價值

HIOKI的功率計(電力計)可以搭配專用電流感測器,兩者皆為HIOKI開發的儀器,故能夠考量到主機與電流感測器的親合性,是高精度測量的最佳良伴。在追求變頻器效率改善的過程中,必須精確測量高頻電力,透過對特性深入了解的相位校正,確保測量的準確性、再現性以及穩定性。

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功率計(電力計)PW8001

基本準度: 0.03 % (50/60 Hz)
頻寬       : DC~5 MHz
.電流感測器自動相位補償功能
.以0.001°解析度執行相位補償

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貫通型&勾式電流感測器

額定:2 A~2000 A
頻寬:DC~10 MHz
.將導體位置的影響最小化
.高CMRR強化耐雜訊性

◤ 解說  PW8001能夠實現正確測量變頻器高頻功率的三個理由

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1.正確性

一般的功率計(電力計)
由於高頻段存在較大的相位誤差,導致無法精確測量開關成分。

HIOKI
由於專用電流感測器為自家開發,因此能掌握各電流感測器的特性,實現高精度的相位補償。

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2.安定性

一般的功率計(電力計)
由於相較於頻寬(BW)取樣頻率(Fs)不足,導致出現混疊(Aliasing)誤差。

HIOKI的PW8001
透過採用15 MHz的高速A/D轉換器,不僅實現了5 MHz的廣頻寬測量,還有效防止了混疊誤差的發生。

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3.高度再現性

一般的電流感測器
進行高頻測量時,因導體位置的變化,可能導致測量值產生波動。

HIOKI的電流感測器
透過採用獨特的線圈與屏蔽結構,實現了不受導體位置影響的穩定測量。

 

-2025.01

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