Đánh giá hiệu suất của hệ thống động cơ kép: Giảm đáng kể số giờ làm việc

Thực hiện phép đo công suất băng thông rộng, Độ chính xác cao của 8 kênh bằng một thiết bị duy nhất

Những năm gần đây đã chứng kiến nỗ lực phát triển mạnh mẽ của các nhà sản xuất nhằm giới thiệu các phiên bản điện của các phương tiện như ô tô và xe máy, mà cho đến nay hầu hết đều chạy bằng động cơ xăng. Ngoài ra, có một nỗ lực đang diễn ra trên toàn thế giới để phát triển và thúc đẩy việc áp dụng các công nghệ mới để tạo ra điện từ các nguồn năng lượng tái tạo. Những nỗ lực phát triển như vậy, nhằm hiện thực hóa một xã hội khử cacbon, dự kiến sẽ tăng tốc trong tương lai.
Việc phát triển động cơ và bộ biến tần cho xe điện (EV) và sản xuất năng lượng tái tạo bao gồm các cải tiến lặp đi lặp lại rất nhỏ thường mang lại hiệu suất chuyển đổi năng lượng tăng dưới 0,01%. Cần phải đo công suất với độ Độ chính xác cực cao vì không thể xác nhận lợi ích của việc cải tiến chức năng nếu các kỹ sư không thể đo chính xác những thay đổi cực nhỏ về công suất. Máy phân tích công suất Hioki PW8001 mang lại hiệu suất lấy mẫu cao và khả năng chống nhiễu cần thiết để phát hiện chính xác các dao động công suất do chuyển mạch tốc độ cao của chất bán dẫn điện SiC. Nhờ Độ chính xác phép đo khiến nó trở thành một trong những thiết bị chính xác nhất trên thế giới, thiết bị có thể đánh giá chính xác hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Trong môi trường phát triển nơi các hệ thống động cơ kép đang thu hút sự chú ý như hệ thống truyền động cho xe điện, PW8001, có thể đo tối đa tám kênh dữ liệu công suất, có thể giảm đáng kể số giờ nhân công đo cho thiết bị có số lượng mạch ngày càng tăng.

Máy phân tích công suất: Cần thiết để đánh giá thiết bị sử dụng lượng điện năng lớn

Với xe điện và sản xuất năng lượng tái tạo, điều cần thiết là tối đa hóa hiệu quả chuyển đổi năng lượng bằng cách loại bỏ tổn thất năng lượng rất nhỏ để năng lượng có thể được sử dụng hiệu quả nhất có thể. Đo công suất là một phần thiết yếu trong việc đánh giá tổn thất và hiệu quả. Ở đây, máy phân tích công suất đóng một vai trò quan trọng.
Các thiết bị này đo mức sử dụng năng lượng của các thiết bị điện như động cơ và bộ biến tần. Không giống như thiết bị đo công suất tiêu chuẩn, máy phân tích công suất đồng thời lấy mẫu nhiều thông số khác nhau, bao gồm dòng điện, điện áp, mô-men xoắn và tốc độ quay, ở tốc độ và Độ chính xác cao, cho phép chúng đánh giá các thuộc tính như tổn thất điện năng, hiệu suất chuyển đổi điện năng, đặc tính của động cơ, phản ứng của thiết bị hiệu suất và phân tích tần số. Bằng cách này, những công cụ này đóng một vai trò thiết yếu trong việc phát triển xe điện và công nghệ tạo ra điện từ các nguồn năng lượng tái tạo.

Yêu cầu về hiệu suất đối với máy phân tích công suất

Máy phân tích công suất thông thường đã phải đối mặt với một số vấn đề.

Yêu cầu nghiêm ngặt về Độ chính xác và độ tái lập của phép đo

Trong quá trình phát triển động cơ và bộ biến tần, nơi tập trung vào việc hiện thực hóa các cải tiến về hiệu suất và tổn thất, các kỹ sư làm việc để tích lũy những cải tiến nhỏ về hiệu suất nhằm nỗ lực nhanh chóng tạo ra các sản phẩm hoạt động tốt hơn các mẫu trước đó. Ví dụ: hiệu suất của động cơ truyền động loại 100 kW được sử dụng trong xe điện tăng theo gia số vài watt. Quá trình lặp đi lặp lại này dựa trên sự tích lũy của những cải tiến cực kỳ nhỏ. Không có khả năng đo lường những cải thiện hiệu suất nhỏ như vậy một cách chính xác và với mức độ tái tạo cao, các kỹ sư không thể xác định liệu một thay đổi nhất định trong các giá trị đo được là bằng chứng của sự cải thiện hay chỉ đơn giản là một vấn đề ngẫu nhiên. Với mỗi năm kế tiếp, các thiết bị phải tuân theo các yêu cầu ngày càng khắt khe về cải tiến chức năng cũng như Độ chính xác phép đo và khả năng tái tạo phép đo.

Hỗ trợ tần số cao hơn và điện áp cao hơn; khả năng chống ồn vượt trội

Các chất bán dẫn công suất có khả năng chứa điện áp cao và chuyển mạch tốc độ cao được sử dụng để điều khiển thiết bị xử lý lượng điện lớn, ví dụ như EV và các hệ thống được sử dụng để tạo ra điện từ các nguồn năng lượng tái tạo. Quá trình chuyển đổi sang các chất bán dẫn công suất thế hệ tiếp theo như thiết bị SiC và GaN đã tiếp tục diễn ra trong những năm gần đây và các nhà sản xuất tiếp tục tăng điện áp và tốc độ chuyển mạch.
Khi điện áp tăng, nhu cầu về các dụng cụ có thể đo chúng một cách an toàn cũng vậy. Khi tốc độ chuyển mạch tăng, tần số đo tăng lên, tạo ra nhu cầu đo trên một dải tần số rộng hơn. Tần số cao hơn cũng tạo ra nhu cầu về khả năng chống nhiễu lớn hơn.

Khả năng đa mạch

Các hệ thống động cơ kép trong xe điện và hệ thống trao đổi năng lượng trong nhà thông minh đang kết hợp ngày càng nhiều mạch điện nhằm nỗ lực sử dụng năng lượng hiệu quả. Ví dụ, mối liên kết giữa động cơ phía trước và phía sau rất quan trọng khi đánh giá hiệu suất của hệ thống động cơ kép, được sử dụng làm hệ thống truyền động trong xe điện. Các thiết bị phải đo đồng thời công suất động cơ phía trước và phía sau cũng như công suất đầu vào và đầu ra cho biến tần của mỗi động cơ.
Phép đo yêu cầu một kênh riêng cho từng vị trí đo. Tuy nhiên, nếu một công cụ duy nhất không cung cấp đủ kênh, thì phải sử dụng nhiều công cụ, gây khó khăn cho việc đồng bộ hóa thời gian cập nhật dữ liệu đo lường. Sự cố này làm giảm độ ổn định khi đo hiệu quả và tổn thất, đồng thời tăng thời gian đo và số giờ công cần thiết để tích hợp dữ liệu.

Một công cụ duy nhất giải quyết mọi vấn đề

PW8001 giải quyết mọi vấn đề mà các thiết bị thông thường gặp phải.

Độ chính xác của phép đo thuộc hàng cao nhất thế giới

Để đánh giá chính xác những thay đổi cực nhỏ về công suất, điều quan trọng là phải đo chính xác công suất ở mọi dải tần, từ DC đến tần số cao. Độ chính xác đo lường của thiết bị là chìa khóa cho khả năng này. PW8001 mang lại Độ chính xác đo công suất thuộc hàng cao nhất so với bất kỳ thiết bị nào như vậy trên thế giới, với Độ chính xác cơ bản là ±0,03%, Độ chính xác DC là ±0,05% và Độ chính xác 50 kHz là 0,2%. Sản phẩm cung cấp Độ chính xác đo vượt trội trên dải tần số rộng, bao gồm 50 Hz/60 Hz, DC và 50 kHz, cho phép đánh giá chính xác hiệu suất chuyển đổi nguồn.

Hiệu suất lấy mẫu cao và khả năng chống ồn cao

Để đo chuyển đổi tốc độ cao của chất bán dẫn công suất thế hệ tiếp theo, một thiết bị cần cung cấp hiệu suất lấy mẫu cao và khả năng chống nhiễu cao. PW8001 mang lại hiệu suất lấy mẫu đặc biệt với tần số lấy mẫu 15 MHz và độ phân giải lấy mẫu 18 bit. Vì thiết bị cũng cung cấp khả năng chống ồn cao 110 dB / 100 kHz, nó có thể đo công suất cho các mục tiêu đo có tiếng ồn đáng kể ở tần số cao với khả năng tái tạo tuyệt vời.

Tự động điều chỉnh các đặc tính pha của cảm biến dòng điện

Hiệu suất cảm biến hiện tại cũng rất quan trọng khi đo công suất trong thiết bị công suất cao. Hiệu suất cảm biến hiện tại có tác động đáng kể đến Độ chính xác của phép đo công suất và hiệu quả công việc. Hiệu suất cao cũng cần thiết để đảm bảo khả năng tái tạo của các kết quả đo.
Ngoài máy phân tích công suất, Hioki còn phát triển và sản xuất các cảm biến dòng điện của riêng mình. Bằng cách kết hợp máy phân tích công suất Hioki và cảm biến dòng điện, khách hàng có thể đạt được hiệu suất tối ưu từ thiết lập đo lường của mình.

Ngoài ra, máy phân tích công suất cung cấp chức năng tự động sửa lỗi pha, một quy trình trước đây yêu cầu người dùng nhập giá trị hiệu chỉnh cho từng cảm biến dòng điện. Những khác biệt nhỏ giữa các cảm biến khác nhau của cùng một kiểu máy cũng được tự động sửa chữa. Cách tiếp cận này giúp loại bỏ khả năng người vận hành quên thực hiện quy trình hiệu chỉnh đồng thời giảm số giờ thiết lập phép đo và tăng Độ chính xác cũng như khả năng tái tạo của phép đo.

1500 V DC CAT II / 1000 V DC CAT III

PW8001 hỗ trợ đo 1500 V DC CAT II và 1000 V DC CAT III, cho phép nhập và đo trực tiếp điện áp cao một cách an toàn. Khả năng này đảm bảo thiết bị sẽ có thể đo thiết bị được sử dụng trong EVs và sản xuất năng lượng tái tạo, cả hai lĩnh vực mà điện áp sẽ tiếp tục tăng trong tương lai.

Giải pháp một dụng cụ để đo 8 kênh

Một PW8001 duy nhất có thể đo công suất trên tám kênh. Ví dụ: trong hệ thống động cơ kép của EV, thiết bị có thể đồng thời đo công suất cho cả hai động cơ (hai mạch mô-men xoắn và hai mạch đầu ra bộ mã hóa). Bằng cách này, nó có thể đo hiệu suất của các hệ thống động cơ kép một cách hiệu quả và có khả năng tái sản xuất cao. Một PW8001 duy nhất có thể đo các động cơ và biến tần thế hệ tiếp theo sử dụng số lượng mạch ngày càng tăng.

Ví dụ đo lường

Hioki đã sử dụng Máy phân tích công suất PW8001-11 (có chức năng phân tích động cơ) và các cảm biến dòng điện để đo công suất cho động cơ phía trước và phía sau cũng như đầu vào và đầu ra của hai bộ biến tần, sau đó tính toán hiệu suất và tổn thất điện năng cho từng bộ biến tần.

Một máy phân tích năng lượng có khả năng đáp ứng các nhu cầu trong tương lai

Hệ thống truyền động với bốn động cơ trong bánh xe dự kiến sẽ nổi lên như một công nghệ EV trong tương lai. Chế độ phân tích bốn động cơ của PW8001 có thể chấp nhận tín hiệu từ máy đo mô-men xoắn và máy đo tốc độ làm đầu vào và sử dụng dữ liệu kết quả để phân tích đồng thời bốn động cơ. Khả năng này cho phép thiết bị được sử dụng để đánh giá các hệ thống điều khiển các bánh xe riêng lẻ. Ngoài các khả năng bao gồm Độ chính xác cao và khả năng đáp ứng điện áp cao và tần số cao, Hioki đang làm việc để bổ sung chức năng và thực hiện các cải tiến để giải quyết các vấn đề của khách hàng.
Ví dụ: hai thiết bị PW8001 có thể được kết nối bằng cáp quang ^*1, cho phép một thiết bị tổng hợp các giá trị đo được của cả hai thiết bị để phù hợp với các mục tiêu đo có số lượng mạch ngày càng tăng. Thiết lập kết quả có thể phân tích đồng thời tối đa 16 kênh dữ liệu nguồn trong khi hiển thị và ghi lại dữ liệu hiệu quả và tổn thất trên một thiết bị.
Các cải tiến về chức năng của PW8001 đang được tiến hành để sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô, cho phép xuất dữ liệu đo dưới dạng tín hiệu CAN/ CAN FD ^*1. Do đó, thiết bị có thể tổng hợp một loạt dữ liệu liên quan đến phương tiện, không chỉ bao gồm điện áp, dòng điện, hiệu suất và tổn thất mà còn cả dữ liệu từ ECU cho ắc quy và động cơ mà không có bất kỳ sự khác biệt nào về thời gian, giúp đánh giá toàn diện.

• * 1: Tính năng / chức năng này sẽ được hỗ trợ trong PW8001 Ver. 2,00.

Các phương tiện vận tải người và hàng hóa đang chuyển sang hệ thống truyền động điện, từ ô tô, xe máy sang máy xây dựng, tàu thủy, máy bay. Khi chúng ta hướng tới một xã hội khử cacbon, việc áp dụng sản xuất điện sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang tăng lên hàng năm, cùng với hiệu suất tạo ra. Trong tương lai, Hioki sẽ tiếp tục theo đuổi một chương trình phát triển sản phẩm đa dạng để giúp đảm bảo rằng nhiều loại thiết bị sử dụng năng lượng có thể sử dụng năng lượng hiệu quả nhất có thể.
Hioki cũng cung cấp một loạt các thiết bị đo lường với chức năng được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Các công cụ trình diễn luôn sẵn có, vì vậy hãy liên hệ với Hioki nếu bạn muốn tự mình trải nghiệm chức năng và hiệu suất của các sản phẩm của chúng tôi. Và vui lòng liên hệ với bất kỳ vấn đề đo lường nào bạn muốn giải quyết hoặc các công cụ mà bạn quan tâm.

Tìm hiểu thêm

• 

  THIẾT BỊ PHÂN TÍCH CÔNG SUẤT PW8001