Đo tổn thất cuộn cảm. Chính xác. Trong vài giây.

Việc triển khai ngày càng nhiều chất bán dẫn SiC và GaN trong các thiết bị điện tử công suất dẫn đến tần số chuyển mạch cao hơn. Do đó, có thể sử dụng các cuộn cảm nhỏ hơn và nhẹ hơn trong các bộ chuyển đổi nguồn. Điều này cũng đặt ra thách thức lớn đối với công nghệ đo lường mà bạn cần để cải thiện hiệu quả. Các bộ phân tích công suất thông thường tạo ra kết quả đo không nhất quán và thậm chí không chính xác khi phân tích tổn thất cuộn cảm ở tần số chuyển mạch cao. Chìa khóa để dễ dàng thu được kết quả chính xác và có thể lặp lại là hiệu chỉnh độ lệch pha tự động. HIOKI, với các giải pháp được giới thiệu chi tiết tại hiokijp.vn, giúp điều này có thể thực hiện được bằng cách đồng bộ hóa hoàn hảo bộ phân tích công suất với các cảm biến dòng điện và bộ chia điện áp cao của chúng tôi. HIOKI Việt Nam hân hạnh mang đến các giải pháp này cho thị trường Việt Nam.

WPT – XE ĐIỆN SẼ SỚM ĐƯỢC SẠC KHÔNG DÂY

Tần số chuyển mạch ngày càng cao hơn là một xu hướng chung trong nhiều lĩnh vực của ngành điện. Đặc biệt là trong lĩnh vực điện di động. Một ví dụ là sự phát triển của các bộ biến tần dựa trên SiC. Một ví dụ khác là nghiên cứu trong lĩnh vực truyền tải điện không dây (WPT). Trong tương lai, pin của xe điện sẽ được sạc giống như bàn chải đánh răng điện hoặc điện thoại di động, một cách thuận tiện thông qua các cuộn dây sạc được lắp đặt trong bãi đậu xe hoặc thậm chí trên đường phố. Các công nghệ sạc không dây như vậy sẽ tăng thêm sự tiện lợi và chấp nhận xe điện. Điều này có thể thực hiện được bằng các công nghệ sạc cảm ứng dựa trên cộng hưởng từ hoặc cảm ứng từ. Các nỗ lực phát triển các hệ thống sạc không dây hiệu quả hơn đang chạy hết tốc lực tại các nhà sản xuất xe hơi và bộ sạc EV. Một lĩnh vực quan trọng để đạt được hiệu quả cao hơn là phân tích và giảm tổn thất trong các cuộn dây của các hệ thống WPT này.

Các phép đo chính xác các thông số như điện áp, dòng điện, hệ số công suất và độ méo hài, cho phép các kỹ sư hiểu rõ hơn về hiệu suất của các cuộn dây truyền và nhận trong hệ thống WPT để đảm bảo truyền năng lượng hiệu quả và đáng tin cậy. Đánh giá nhanh chóng, chính xác về công suất đầu vào và đầu ra cũng như tổn thất trong quá trình truyền không tiếp xúc giúp tăng hiệu suất hệ thống và tăng tốc quá trình phát triển.

ĐO TỔN THẤT CUỘN CẢM TRONG VÀI GIÂY

Cho đến nay, trọng tâm của các kỹ sư phát triển trong thiết kế WPT là giảm thiểu tổn thất chuyển mạch và dẫn điện của chất bán dẫn trong hệ thống. Để tăng hiệu quả hệ thống hơn nữa, điều quan trọng là sử dụng các cuộn dây tối ưu trong hệ thống. Do đó, điều quan trọng là phân tích tổn thất cuộn dây trong điều kiện hoạt động. Một phương pháp thường được sử dụng để đo tổn thất cuộn dây là Calorimeter. Phương pháp này chính xác, nhưng nó có một nhược điểm lớn: thử nghiệm có thể mất đến nửa giờ.
Ngoài ra, Bộ phân tích công suất có thể được sử dụng để xác định tổn thất cuộn dây chỉ trong vài giây. Nhưng điều này nói dễ hơn làm, vì đó là một phép đo đầy thách thức. Dưới đây là sơ đồ điện cơ bản của hệ thống EV WPT được hiển thị với các cuộn dây hệ thống được khoanh tròn màu đỏ (hình 3). Sử dụng Bộ phân tích công suất PW8001 kết hợp với cảm biến dòng điện và bộ chia điện áp HIOKI, hiệu quả hệ thống tổng thể và tổn thất cuộn dây có thể được xác định chính xác nhờ một số tính năng độc đáo.

ĐO TỔN THẤT HAI CUỘN DÂY VỚI BỘ PHÂN TÍCH CÔNG SUẤT

Để xác định tổn thất của một cuộn dây, phép đo “Hai cuộn dây” được sử dụng. Với phép đo này, tổng tổn thất của cuộn dây và tổn thất lõi có thể được xác định bằng cách đo dòng điện chạy qua cuộn dây và điện áp trên cả cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Các giá trị đo được cho điện áp, dòng điện và góc pha, v.v., là cơ sở cho tính toán tổn thất. Việc tính toán tổn thất cuộn dây được thực hiện bằng cách sử dụng các UDF tiêu chuẩn (Hàm tính toán do người dùng xác định) bên trong PW8001, dựa trên đó có thể tính tổng tổn thất và tổn thất lõi. Tổn thất đồng sau đó dễ dàng được xác định bằng cách trừ tổn thất cuộn dây khỏi tổng tổn thất.

ĐO CUỘN CẢM CHÍNH XÁC

Việc đo chính xác tổn thất của một cuộn dây là một thách thức. Để đảm bảo kết quả hữu ích, nên đo tổn thất trong điều kiện làm việc thực tế, vì vậy đối với WPT, điều này có nghĩa là ở dòng điện lên đến 500 A và điện áp tại cuộn dây nhận là 3 kV. Việc sử dụng bộ chia điện áp cao là cần thiết để xử lý các điện áp cao này. Hệ số công suất của các cuộn dây cực kỳ thấp. Do đặc điểm này, ảnh hưởng của lỗi pha đối với kết quả đo là cực kỳ cao, như được hiển thị trong hình 5 bên dưới.

NGOÀI 10 KHZ, BỘ PHÂN TÍCH CÔNG SUẤT THÔNG THƯỜNG ĐO KHÔNG CHÍNH XÁC

Kết quả thử nghiệm của các bộ phân tích công suất truyền thống với điện trở shunt bên trong, trở nên không đáng tin cậy để đo tổn thất cuộn dây vượt quá ngưỡng 10 kHz. Lỗi pha có tác động tối thiểu đến tần số chuyển mạch khoảng 10 kHz. Tuy nhiên, vượt quá ngưỡng này, nhiều bộ phân tích công suất cho kết quả tổn thất không chính xác do xác định không chính xác góc pha giữa điện áp và dòng điện. Đối với các phép đo dòng điện cao hơn, chúng cũng sử dụng các cảm biến dòng điện của bên thứ ba chưa bao giờ được thiết kế đặc biệt để đo tổn thất cuộn dây, làm tăng thêm độ chính xác và khả năng lặp lại kém.

Để vượt qua thách thức này, PW8001 bù cho lỗi pha của các cảm biến dòng điện và bộ chia điện áp. Đối với các cảm biến dòng điện, lỗi pha được bù ngay cả tự động bởi PW8001, chúng tôi gọi tính năng độc đáo này là Hiệu chỉnh độ lệch pha tự động.

HIỆU CHỈNH ĐỘ LỆCH PHA TỰ ĐỘNG GIẢM THIỂU LỖI PHA

Để sửa các lỗi đo trong sự khác biệt pha ở tần số chuyển mạch cao, HIOKI đã phát triển một hiệu chỉnh độ lệch pha đặc biệt hiệu quả cho bộ phân tích công suất PW8001. Cần đáp ứng hai điều kiện để điều này hoạt động đáng tin cậy:

• Một bộ phân tích công suất thực hiện hiệu chỉnh pha một cách chính xác,
• Một cảm biến dòng điện không thông lượng với độ trễ thời gian đã biết.

Hiệu chỉnh độ lệch pha có thể so sánh với chức năng deskew quen thuộc trong dao động ký: nếu hai tín hiệu khác nhau đến dao động ký với độ trễ thời gian do độ trễ, chức năng deskew sẽ loại bỏ độ lệch tín hiệu bằng cách bù cho độ trễ với một giá trị thời gian cố định. Lỗi pha có liên quan trực tiếp đến độ trễ thời gian của cảm biến dòng điện. Ví dụ: đối với cảm biến dòng điện dòng CT68xxA từ HIOKI, độ trễ được hiển thị trong Hình 8. Bạn có thể thấy độ trễ thời gian tính bằng nano giây tùy thuộc vào tần số.

Quan trọng cần biết: Độ trễ 100 ns ở 100 Hz không có tác dụng tương tự như độ trễ 100 ns ở 1 MHz. Điều này trở nên rõ ràng hơn khi độ trễ thời gian được chuyển đổi thành độ trễ pha (diễn đạt bằng độ) như trên.

TUYẾN ĐƯỜNG LÝ TƯỞNG ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC ĐỘ CHÍNH XÁC TỐI ĐA

HIOKI đã phát triển các cảm biến dòng điện không thông lượng cùng với Bộ phân tích công suất của mình vì một lý do chính đáng: Đó là giải pháp cho độ chính xác và độ tin cậy. Để bù hiệu quả cho độ trễ pha, độ trễ thời gian của cảm biến dòng điện phải luôn không đổi bất kể tần số nào. Ngoài ra, các số liệu quan trọng nhất của cảm biến dòng điện sẽ tự động được truyền đến Bộ phân tích công suất ngay khi cảm biến dòng điện được kết nối và lỗi pha của cảm biến dòng điện được tự động bù. Và bạn có nó: Đo tổn thất cuộn dây. Chính xác. Trong vài giây.