Hiệu chỉnh dịch pha trong phân tích công suất: Cần hai để tango
Hiệu chỉnh lệch pha trong phân tích công suất giống như nhảy một điệu tango: cần có hai người - bộ phân tích công suất hỗ trợ chức năng cũng như một cảm biến phù hợp có độ trễ pha đã biết. Nếu thiếu một trong số chúng... à... hãy tưởng tượng điệu tango đó...
Sử dụng shunt để đo dòng điện trong phân tích công suất có thể là một lựa chọn cho dòng điện nhỏ, nhưng khi bạn nhìn vào việc đo dòng điện trên 30A thì thường dòng điện cảm biến phát huy tác dụng.
Tuy nhiên, mọi cảm biến dòng điện trên thế giới đều tạo ra lỗi pha tăng dần ở vùng tần số cao do độ trễ nhóm của mạch. Ngoài ra, sự khác biệt trong thiết kế của các mô hình cảm biến khác nhau khiến mức độ nghiêm trọng của lỗi này khác nhau. Chức năng hiệu chỉnh dịch pha cho phép bù lỗi này. Để làm cho chức năng chỉnh dịch pha như vậy hoạt động bình thường, bạn cần hai điều:
- Máy phân tích công suất thực hiện các phép tính chính xác trong phần mềm của nó
- Một cảm biến dòng điện với sự dịch pha đã biết
Một cách hay để giải thích các phép tính trong phần mềm phân tích công suất là so sánh nó với chức năng "deskew" của máy hiện sóng: Nếu hai tín hiệu khác nhau đến máy hiện sóng vào những thời điểm khác nhau do độ trễ thì chức năng "deskew" cho phép bạn căn chỉnh những tín hiệu đó tín hiệu bằng cách bù độ trễ bằng một giá trị thời gian cố định.
Hình 1: Máy phân tích điện HIOKI PW8001
Khi bạn kết nối cảm biến Dòng điện HIOKI của dòng CT68xxA với Máy phân tích nguồn PW8001 của HIOKI, sự dịch pha sẽ được điều chỉnh tự động, về cơ bản là cùng một khái niệm vì dịch pha về cơ bản là độ trễ thời gian giữa dòng điện và điện áp. Ví dụ, đây là cách độ trễ này tìm kiếm cảm biến dòng điện dòng CT68xxA HIOKI.
Độ trễ thời gian được hiển thị bằng nano giây so với tần số:
Hình 2: Thời gian trễ của cảm biến HIOKI CT68xxA
Độ trễ 100ns ở 100Hz không có tác động tương tự như độ trễ 100ns ở 1 MHz. Điều này trở nên rõ ràng khi chuyển độ trễ thời gian trên thành các giá trị độ trễ pha được mô tả bằng độ:
Hình 3: Độ trễ pha so với tần số
Tất nhiên, để mọi thứ diễn ra suôn sẻ như trên, bạn cần một cảm biến dòng điện có độ trễ thời gian như nhau bất kể tần số. Đây là trường hợp của cảm biến dòng điện HIOKI thuộc dòng CT68xxA. Vì vậy, giống như chức năng deskew, bạn chỉ cần kết nối cảm biến dòng điện với Máy phân tích nguồn PW8001 và lỗi pha sẽ được bù tự động.
Đây là một trong những khía cạnh làm cho cảm biến HIOKI trở nên độc đáo - so với các cảm biến dòng điện khác hiện có trên thị trường, độ trễ thời gian trên dải tần sẽ như sau:
Hình 4: Cảm biến điển hình so với dòng HIOKI CT68xxA
Một cảm biến có giá trị độ trễ thời gian khác nhau tùy thuộc vào tần số sẽ làm cho việc bù lệch pha trong máy phân tích công suất trở nên khó khăn hơn nhiều. Bởi vì bạn sử dụng giá trị nào làm tham số "deskew" của mình?
Hình 5: Cảm biến dòng điện HIOKI
Một điều nữa làm cho cảm biến dòng điện HIOKI trở nên độc đáo là đối với độ trễ pha, việc lõi dây của bạn nằm ở đâu bên trong cảm biến khi bạn thực hiện phép đo không liên quan:
Hình 6: Độ trễ pha và vị trí lõi dây của HIOKI CT68xxA
Lý do tại sao bạn chỉ có thể nhìn thấy một đường duy nhất trong biểu đồ là vì đường cong độ trễ pha cho cả năm vị trí đo đều giống nhau. Một lần nữa, đây không phải là tính năng tiêu chuẩn cho các cảm biến dòng điện trên thị trường. Thông thường, vị trí của lõi dây bên trong cảm biến sẽ tạo ra sự khác biệt như bạn có thể thấy trong biểu đồ bên dưới:
Hình 7: Độ trễ pha và vị trí dây của cảm biến điển hình
Như bạn có thể thấy, không có bù dịch pha nếu không có bộ phân tích công suất hỗ trợ tính năng này. Nhưng như bạn cũng có thể thấy, chỉ có sự kết hợp giữa máy phân tích công suất và cảm biến dòng điện phù hợp mới cho phép bạn thực hiện bù lệch pha thích hợp trong các phép đo của mình. HIOKI đã tập trung chế tạo các cảm biến đo công suất trong nhiều năm nên đặc tính trễ thời gian luôn là điểm được các kỹ sư của HIOKI chú trọng. Đồng thời, cảm biến của các nhà sản xuất khác thường chỉ được thiết kế để cảm nhận dòng điện (DC) chính xác trong đó các đặc tính độ trễ pha ít quan trọng hơn.
Hình 8: Phân tích công suất - cần hai...
Vì vậy, máy phân tích công suất HIOKI cùng với cảm biến dòng điện HIOKI là sự kết hợp hoàn hảo cho các ứng dụng phân tích công suất băng rộng từ DC đến tần số cao. Bởi vì giống như một điệu tango, cần có hai người.
