パワーエレクトロニクス分野の計測

パワーエレクトロニクスは電気の種類（交流・直流）や電圧を変換する技術です

（例）
電気自動車：駆動源である電池（直流）の電気エネルギーをモーターの駆動（交流）
に使用できるようにインバーターを使用して直流から交流へとエネルギーを変換する

電力変換技術の例

電気の種類や電圧の変換にはエネルギーの損失が伴います。この損失をできる限り少なくし、
変換効率を上げることがパワーエレクトロニクスでは重要とされ、様々な技術開発が行われています。
この技術開発における評価、解析に電力計が使用されます。

パワーエレクトロニクスにおける計測アプリケーション

インバータの入出力特性評価

近年、省エネが叫ばれる中、インバータの効率評価が重要になっています。三相インバータの入出力の測定を同期しておこない、効率を求めることができます。

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実稼働状態における
リアクトルのインピーダンス計測

実稼働状態におけるリアクトルのインピーダンスを知ることで、回路設計の指標とすることができます。レベル依存性を考慮したインピーダンス測定が可能です。
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実稼働状態における
リアクトルの損失解析

リアクトル損失解析は、電力変換の高効率化やリアクトルそのものの小型化のための改善ポイントを知るための重要な要素です。

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EV/HEV インバータモータ
解析/評価

インバータやモータの電力変換効率を測定します。最速10msのデータ更新により、発進、加速時のモータ挙動をはじめとする過渡状態の測定も可能です。さらに、モータのベクトル制御に必要なdq座標系のパラメータを測定することも可能です。
車両の
燃費性能評価試験

HIOKIのパワーアナライザは、国際燃費基準WLTPの燃費試験において、多くの自動車メーカ、試験機関で採用されています。
PV用パワーコンディショナの
効率測定

効率、損失、DCリプル率、無効基本波電力、三相不平衡率など、PCSに必要なパラメータを同時に表示します。豊富な電流センサにより、2000A以上の大電流測定にも対応可能です。
インバータとモータ間
電力変動測定

3ch電流ユニットとHIOKIの電流センサ、および4chアナログユニットを使用し、MR6000の高速波形演算を組み合わせることで、モータの始動から停止までの電力変動を記録できます。
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レゾルバ回転角測定

モータの正確な角度位置を測定するためにレゾルバが使用されます。レゾルバの励磁信号と出力信号をMR6000で測定し、高速波形演算により、レゾルバの回転角を表示します。
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モータトルク・振動測定

モータ動作中の挙動をトルクや振動を測定することで解析します。 MR6000のFFT演算機能を使用し、トルクや振動信号の周波数解析を行うことで、予想していなかった周波数成分を発見します。
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商用電源用フィルタ等の
コアロス測定

リアクトルの一次側の電流と二次側の電圧を測定し、MR6000の波形演算機能を使用して、磁束密度Bと磁界Hを求めます。X-Y表示機能を使用して、B-H曲線を描き、コアロスを求めます。
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動的なモータ特性測定

モータ動作中のトルク特性を、回転数を横軸にX-Y表示して解析します。
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選定における重要な４つのキーワード

1. 最適な電流センサ

測定環境・測定対象の電流の大小や周波数は、測定シーンによって大きく異なります。
素早くかつ正確に電流測定するためは、測定状況に応じた最適な電流センサを選択できることが重要です。
2. 高確度・広帯域な特性

パワーエレクトロニクスにおける高効率機器の電力変換効率・損失を、正確に測定するためには、バッテリ等の直流から、インバータスイッチング周波数とその高周波まで正確に測定する、広くフラットな振幅・位相特性をもつ測定器を選定することが重要です。
3. 安定性

インバータノイズや測定環境の温度変化に悪影響を及ぼします。電力変換効率の小さな改善を積み重ねるためには、環境の影響を受けずに再現性の良い結果を得ることが重要です。耐ノイズ性や温度特性など、測定の安定性を確認する必要があります。　
4. リアルタイムで多角的な解析

測定対象の電力や周波数が刻一刻と変化する場合において、その変動の様子を取りこぼすことなくリアルタイムに演算・表示・記録する基本性能が重要です。
電力・高調波 / ベクトル / 波形 / FFT / X-Yグラフなど多角的な解析によって、同じ測定を繰り返すことなく、作業効率の良い評価が可能になります。

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HIOKIのおもな電力計製品

パワーアナライザPW6001

DCから高周波まで、高確度な電力解析を1台で実現。SiCをはじめとする次世代デバイスのスイッチング損失まで測定可能な最上位パワーアナライザ。・周波数帯域　DC～2MHz
・電力基本確度　±0.05%
詳細ページ
パワーアナライザPW3390

コンパクトな筐体に最新の計測技術を搭載。どこへでも持ち運べて、すぐに高確度な測定ができる汎用性の高いパワーアナライザ。・周波数帯域　DC～200kHz
・電力基本確度　±0.09% 詳細ページ
パワーメータPW3337, PW3336

三相機器の電力を正確に測定。AC/ DC 最大 1000 V/ 65 A まで直接入力可能。PW3337は3ch、PW3336は２ch。・周波数帯域　DC 0.1 Hz ～ 100 kHz
・電力基本確度　±0.15% PW3337 詳細ページ PW3336 詳細ページ

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測定精度を高める上で重要な「センサ」

精度の高い測定には電力計本体と組み合わせて使用する「センサ」が非常に重要です。 HIOKIでは計測器と電流センサを自社で設計・生産することで、相互の特性を考慮し、最適化した測定システムを提案しています。

1.　電流センサの電源、耐ノイズ性を最適化

電流センサはパワーアナライザに接続するだけで使用することができます。
センサの出力電流を電圧に変換するシャント抵抗、センサ用電源、センサの信号線・電源線へのノイズ対策など、これらすべてが不要です。すべての電流センサをパワーアナライザと組み合わせた状態で評価しています。

・パワーエレクトロニクス分野における高精度電力測定のための電流測定技術

2.　センサの自動認識

接続したセンサを自動認識し、確実で迅速な測定をサポートします。

3.　電流センサの位相特性を最適化

HIOKIのパワーアナライザは、電流センサの位相特性を広い帯域にわたって補正します。
この技術により、高周波かつ低力率な電力まで正確に測れるようになります。
この技術は、インバータのスイッチング損失や内部部品(リアクトル)の損失測定などに役立ちます。
電流センサの特性を知り尽くしたHIOKだからこそ実現できる技術です。

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AC/DCカレントセンサ CT6904A, CT6904A-1

クラス最高の測定帯域と高確度を両立。パワーアナライザとの組み合わせで最高のパフォーマンスを発揮。・定格電流 AC/DC 500 A
・周波数帯域 DC ～ 4 MHz
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AC/DCカレントプローブ CT6843A

ラインを切断せずに簡単に結線。
高精度電流測定を実現するクランプ型センサー。・定格電流　AC/DC 200 A
・周波数帯域　DC ～ 700 kHz
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