El analizador de energía de próxima generación

El nuevo analizador de potencia PW8001 de HIOKI establece un nuevo estándar de la industria con su precisión inigualable, proporcionando la mejor solución para mediciones de alta frecuencia y alta potencia. Esto permite mediciones de eficiencia máxima desde aplicaciones basadas en SiC y GaN de última generación hasta complejos análisis de potencia del tren motriz multimotor.

Perfecto para aplicaciones de SiC y GaN

El uso de semiconductores de SiC y GaN para todo tipo de convertidores de potencia está aumentando fuertemente. Pero, ¿por qué es tan interesante el uso de semiconductores de SiC o GaN? Los semiconductores de SiC y GaN permiten mejorar aún más la eficiencia de los convertidores de potencia y, al mismo tiempo, permiten reducir el tamaño y el peso de los convertidores. Una ventaja adicional de la reducción de tamaño es que crea más flexibilidad en el diseño de PCB en espacios confinados. Pero, como siempre, también hay un inconveniente. Los semiconductores de SiC y GaN funcionan a frecuencias de conmutación más altas que los semiconductores convencionales basados en Si y generan más ruido y requieren un analizador de potencia con un mayor ancho de banda y una mejor resistencia contra el ruido externo. El Hioki PW8001, en combinación con los sensores de corriente Hioki, es la elección perfecta para este desafío. La precisión de potencia líder en la industria para CC y a frecuencias de 50 kHz o más, combinada con la relación de reducción de voltaje (CMRR) de modo común sin precedentes para los sensores de corriente PW8001 y Hioki, garantizan mediciones extremadamente precisas y no afectadas, incluso en entornos extremadamente ruidosos.

Cuando está desarrollando un cargador inalámbrico altamente eficiente o un accionamiento de motor inversor para EV o drones, la precisión de su sistema de medición es crítica. Debe ser capaz de medir las mejoras más pequeñas en la eficiencia. Esto significa que su analizador de potencia debe medir tanto CC como altas frecuencias como 50 kHz o incluso más con la mayor precisión posible. El PW8001 es perfecto para este tipo de trabajos. 

En combinación con el módulo de entrada de alta precisión U7005, que tiene una frecuencia de muestreo de 15MS / s y una conversión A / D de 18 bits, el PW8001 ofrece una precisión de potencia del 0,05% para CC, 0,03% a 50/60 Hz y un mejor 0,2% en el mercado a 50 kHz.  

Analizador de Potencia para 1500 V DC CAT II

La tendencia a granjas solares más potentes ha llevado a un aumento del voltaje de trabajo. Hoy en día 1500 V CC se ha convertido en el estándar. Además, las granjas solares se combinan con soluciones de almacenamiento local para fines de equilibrio de la red o para proporcionar energía las 24 horas. Otra área donde el voltaje más alto se está volviendo más común es la electrificación de camiones pesados y autobuses. Mientras que los vehículos eléctricos normales utilizan sistemas de 400 V CC u 800 V CC, el sector del transporte se está moviendo a 1200 V CC para aumentar la potencia del sistema y reducir el tiempo de carga.

Para proporcionar una solución de medición de potencia para estas nuevas tendencias tecnológicas, Hioki ha desarrollado el módulo de entrada de alto voltaje U7001. Con el U7001 Hioki es el primero en el mercado con un analizador de potencia de sobremesa CAT II de 1500 V CC. Esta clasificación permite utilizar el PW8001 para el desarrollo y las pruebas de producción de acondicionadores de energía solar, trenes de transmisión y soluciones de carga rápida para vehículos eléctricos pesados con un voltaje del sistema de más de 1000 V CC. 

Análisis del sistema de accionamiento de 4 motores

Hoy en día, los drones se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como la realización de videos a vista de pájaro, la vigilancia, las inspecciones en entornos peligrosos o la entrega de paquetes. Los drones DEA, que están equipados con un desfibrilador, pueden incluso salvar vidas porque pueden llegar antes que una ambulancia a los lugares de emergencia en lugares concurridos como festivales o centros urbanos. Otras compañías incluso están desarrollando drones más grandes y poderosos como los taxi-drones. 

Para todos estos drones, la eficiencia y la confiabilidad del tren motriz es extremadamente importante, porque cada aumento en la eficiencia conducirá a un aumento en el alcance. El PW8001 con la opción de evaluación de 4 motores es la herramienta de desarrollo perfecta para drones y otros sistemas de accionamiento de 4 motores como vehículos eléctricos de alto rendimiento, autobuses eléctricos con motores en las ruedas y robots industriales. Le permite analizar el rendimiento de los 4 accionamientos de motor simultáneamente, lo que hace que el equilibrio del tren de transmisión sea mucho más rápido y fácil y dará como resultado diseños más eficientes y confiables.

Corrección automática de cambios de fase 

Durante el diseño de helicópteros de refuerzo para (H)EV o sistemas activos de corrección del factor de potencia para la red, la medición de la pérdida de potencia de los reactores y transformadores es muy importante. La naturaleza inductiva de estos componentes hace que sea difícil de medir con precisión, especialmente a altas frecuencias. Una de las razones de esto es que el voltaje y la corriente deben medirse exactamente al mismo tiempo para poder medir la potencia activa. Sin embargo, los sensores actuales siempre tendrán un retraso de tiempo. Por lo tanto, para poder medir la pérdida de un reactor o transformador con precisión, el retraso de tiempo de los sensores de corriente debe eliminarse en todo el rango de frecuencias.

Por esta razón, Hioki ha implementado una función de corrección de cambio de fase como estándar hace años, que ahora se ha mejorado a una función fácil «plug-and-play» que no requiere entrada manual como la función de corrección automática de cambio de fase (APSC). Esta nueva y única función está disponible por primera vez con el nuevo analizador de potencia PW8001. La función APSC garantiza un rendimiento inigualable para las mediciones de pérdidas de reactores y transformadores de alta frecuencia.

Para que la función APSC funcione correctamente se requieren dos cosas: 

• el sensor de corriente con un retardo de tiempo constante conocido 

• el analizador de potencia que es capaz de compensar el retardo de tiempo

Siendo el único fabricante de analizadores de potencia que también diseña y produce sensores de corriente, Hioki se encuentra en una posición única para optimizar los sensores de corriente para el APSC. 

Los sensores de corriente Hioki de las series CT68 y CT69 han sido diseñados para lograr un retardo de tiempo constante en todo el rango de frecuencias, como se muestra en la figura 1.

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 Fig1: Retardo de tiempo de los sensores HIOKI CT68

Debido a esta característica única, el PW8001 puede compensar el retraso de tiempo del sensor de corriente, independientemente de la frecuencia que esté midiendo. Otros sensores actuales en el mercado tienden a diseñarse con un enfoque en un cambio de fase bajo a altas frecuencias. Como consecuencia, estos sensores de corriente no tendrán un retraso de tiempo constante en todo el rango de frecuencia. Esto se ilustra en la figura 2, donde se muestra el retardo de tiempo de un sensor comparable disponible en el mercado.

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Fig2:  Comparación de retardo de tiempo

Como el retardo de tiempo del sensor comparable varía entre 100ns y 20ns, esto deja en claro que este diseño hace que este sensor no sea adecuado para la corrección de cambio de fase, ya que el analizador de potencia no puede compensar el retardo de tiempo en todas las frecuencias que está midiendo. 

También el posicionamiento del conductor en el sensor de corriente puede influir en la precisión de la medición. Esto se ilustra en las figuras 3 y 4.

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Figura 3: Retardo de fase y posición del núcleo del cable de HIOKI CT68

En la figura 3, todas las curvas están exactamente una encima de la otra, lo que muestra que no hay influencia en el retraso de fase debido a la posición del conductor. 

Las mismas pruebas se han realizado con un sensor de corriente comparable y el resultado se muestra en la figura 4. 

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Figura 4: Retardo de fase y posición del núcleo del cable de HIOKI CT68

Los resultados son muy diferentes. En este caso, la posición del conductor influye en el retardo de fase a frecuencias superiores a 100 kHz, y tendrá influencia en la precisión general de la medición de potencia a altas frecuencias, como con el uso de semiconductores de SiC y GaN.

Máxima flexibilidad 

La creciente complejidad de las aplicaciones de energía, como las soluciones integradas para energía renovable con almacenamiento local, conexión a la red y carga de vehículos eléctricos, requieren un aumento de los canales de energía para poder analizar el comportamiento dinámico de la energía de un sistema. 

El PW8001 con sus entradas de alimentación modulares de 8 canales en un solo instrumento, la libre elección de los módulos de entrada de alta tensión U7001 y U7005 y el rango excesivo de sensores de corriente de 20A a 2000A, le brinda la posibilidad de componer su solución de medición de potencia «a medida».