PW6001 Analizator elektri - japan-instrumenti.com stoni analizator elektricne energije...

PW6001Analizator električne energije

Copyright © HIOKI E.E. CORPORATION All Rights Reserved.

Indeks

1. Generalni opis

2. Strujni merni metod

3. PW6001 Funkcije

4. Primene

Copyright © HIOKI E.E. CORPORATION All Rights Reserved. 2

Generalni opis



Tipične primene za visoku preciznost

• Inverteri• EV/HEV• Energetski kondicioneri za obnovljive izvore energije

(PV inverteri, itd.)• Motori• Bežični napojni sistemi• UPS, Power storage sistemi

Sektori za istraživanje i razvoj kod proizvođačaLaboratorije i univerziteti


Efikasnost konverzije

• Efikasnost = Izlaz / Ulaz

• Preciznost (DC, 50/60Hz, Visoka frekvencija)• Brzo simultano osvežavanje podataka• Uklanjanje spoljnog uticaja

– Uticaj temperature– Otpornost na šum


• Osnovna preciznost

Osnovne karakteristike

– AC (45 do 66Hz):±0.02%rdg.±0.03%f.s.+senzor– DC: ±0.02%rdg.±0.05%f.s.+senzor

• 5MS/s uzorkovanje, 18 bita A/D rezolucija• 2MHz propusni opseg• 10ms najbrže osvežavanje podataka• CMRR 80dB pri 100kHz• Moćna harmonik analiza i FFT analiza• Strujni senzor ulaz visokih performansi• 4ch motor ulaz + 20ch D/A izlaz (fabrička opcija)

Strujni merni metod



Benefiti strujni senzor ulaza

• Nema efekta samo-zagrevanja• Nema gubitka zbog otpornosti kabla• Nema gubitka zbog struje curenja• Nema potrebe za sečenjem kabova u uređaju koji se testira

• HIOKI strujni senzori– Izuzetna preciznost– Širok propusni opseg– Minimizovan uticaj pozicije provodnika– Izuzetna temperaturna karakteristika


Strujni merni metodiUređaj koji se testira Direktni ulaz metod

INV MotorPružite kablove do analizatora ipovežite ih na ulazni terminal direktno.

Merena struja

Uređaj koji se testira

INV Motor

Strujni senzor metodPovežite strujne senzore na uređaj za testiranjei merite izlaz senzora

Naponski izlaz


Direktni ulaz metodUređaj koji se testira Direktni ulaz metod

INV MotorPružite kablove do analizatora ipovežite ih na ulazni terminal direktno

Merena struja

• Moguće merenje snage samo sa analizatorimü Različito od realnih radnih uslova zbog dugih kablovaü Porast gubitka zbog otpornosti kabla zbog dugih kablovaü Porast struje curenja visokofrekvencijskih komponenti

zbog kapacitivnog spoja dugih kablova


Strujni senzor metod• Moguće merenje pod realnim radnim uslovimaü Preciznost senzora se dodaje na preciznost analizatora .ü Pod velikim je uticajem performansi strujnog senzora (uticajšuma, itd.)

Uređaj za testiranje

INV Motor

Strujni senzor metodPovežite strujne senzore na uređaj za testiranjei merite izlaz senzora.

Signal konvertovan u napon


Dva metoda direktnog ulaza

Ø Šant otpornik

Unutra

Samozagrevajući šant otpornik

l Prikladno za malestruje (1A ilimanje)

ü Najlošija preciznostza visoke struje zbogsamozagrevanja

Ø Ugrađeni DCCT

Ulaz nominalne struje 10min. kasnije

Unutra

l Prikladno zavelike struje (5Aili više)

ü Najlošija preciznost zaniske struje (nekolikomA ili manje)


Problem šant otpornika – Samozagrevanje

Džulova toplota od I2R

Greška uzrokovana temperaturnompromenom na R

ü Džulova toplota od I2R se generiše svakog sekunda kad struja teče krozotpornik (r).

ü Promena otpornosti sa toplotom postaje merna greška.ü Niska otpornost se koristi za visokistrujna merenja radi redukcije toplote.

• 1/100 otpornosti je potrebna za merenje 10 puta veće struje.


Problem šant otpornika - Frekvencija

Niska otpornost čini da se kolo ponaša kao LLCR kolo i pogoršava frekvencijsku Ckarakteristiku.

ü Kolo je sastavljeno ne samo od R, već sadrži i C i Lkomponente.

ü C i L komponente se ne mogu ignorisati kad R postane nisko zavisokostrujno merenje.

ü Frekvencijska karakteristika se pogoršava i postoji veča greška privisokofrekvencijskim merenjima.

Do nekih 10kHz sa 1mΩ šant otpornikom koji se popularno koristi za 50A merenja

Rezime Senzor ulaz metodaŠant otpornik Senzor ulaz

Dizajn

Prednosti • Jednostavan dizajn i niska cena• Dobar za merenja niske

struje

• Izolovan i bezbedan• Otporna na šum• Širok propusni opseg za visoke

struje

Mane • Potrebna izolacija• Veči uticaj šuma• Samozagrevanje• Uzak propusni opseg za

visoke struje

• Komplikovan dizajn i visokacena

• Ponovljivost• Uticaj pozicije provodnika• Uticaj spoljnog magnetnog

polja



Dev

iatio

n[%

]

Ula

z ko

nver

tova

ne s

truj

e[A

]

HIOKI tehnologija strujnih senzora

• Visoka preciznost za širok propusni opseg• Izuzetno nizak uticaj

– Pozicije provodnika– Bliskog magnetnog polja

• Izuzetna temperaturna stabilnost HIOKI 9709Tradicionalna klešta

Pozicija

10mm prečnik100A DC ulaz

Pozicija


Visokoprecizni strujni senzori (Fiksna petlja)CT6862-05 CT6863-05 9709-05 CT6865-05

Nominalna struja 50A 200A 500A 1000A

Propusni opseg DC do 1MHz DC do 500kHz DC do 100kHz DC do 20kHz

Preciznostamplitude 0.05%rdg.+0.01%f.s.

Preciznost faze 0.2 deg.

Uticaj pozicijeprovodnika 0.01% ili manje 0.05% ili manje

Dijametar 24mm 36mm

Radnetemperature -30 do +85°C 0 do +50°C -30 do +85°C

Preciznost: pri 50/60Hz


Visokoprecizni strujni senzori (Klešta)CT6841-05 CT6843-05 CT6844-05 CT6845-05 CT6846-05

Novo Novo Uskorodostupno

Nominalna struja 20A 200A 500A 500A 1000A

Propusni opseg DC do 1MHz DC do 500kHz DC do 200kHz DC do 100kHz DC do 20kHz

Amplitudapreciznost 0.3%rdg.+0.01%f.s.

Preciznost faze 0.1 deg.

Uticaj pozicijeprovodnika 0.1%rdg. ili manje 0.2%rdg. ili manje

Dijametar 20mm 50mm

Radnetemperature -40 do +85°C



(typ

ical

)[%

rdg.

]Pr

omen

a os

etlji

vost

i

Dev

ijaci

ja o

d ce

ntra

(tip

ično

)[%

rdg.

]

Poboljšane karakteristike novih senzora

Promena osetljivosti sa temp.(ulaz: 500A/55Hz)

Uticaj pozicije provodnika(ulaz: 100A/55Hz, ɸ10mm kabl)

Ambijentalna temp. [stepeni C] Pozicija provodnika

Centar


Visokofrekvencijske strujne sonde

• Za analizu komutacionih talasnih oblika3273-50 3276 3274 3275 CT6700 CT6701

Nominalna struja 30A 30A 150A 500A 5A 5A

Propusni opsegDC do DC do

DC do 10MHz DC do 2MHzDC do DC do

50MHz 120MHz 50MHz 120MHz

Output 0.1V/A 0.01V/A 1V/A

Amplitudapreciznost 1%rdg,+1mV 1%rdg.+1mV 1%rdg.+5mV 1%rdg,+1mV (tipično)

Dijametar 5mm 20mm 5mm

Radnetemperature 0 do +40°C



PW9100 strujna kutija

• PW9100 strujna kutija širokog opsega i visoke preciznosti– 3 kanala (PW9100-03) ili 4 kanala (PW9100-04)

– 50A nominalna direktna veza (DC CT unutra)– DC do 2MHz propusni opseg– 0.085% osnovna preciznost u kombinaciji sa PW6001– CMRR 120dB pri 100kHz– 5m produžni kabl (opcija) za izbegavanje uticaja kabliranja

PW6001 Funkcije



18-bitna rezolucija sa 5MS/s uzorkovanjem

• Veća preciznost od niskih do visokih nivoa– Strujni opseg = Definisan vršnom strujom

• da bude precizan dok je opterećenje niske potrošnje

• Veća preciznost sa 5MS/s brzim uzorkovanjem

16-bita Ulazni talasnioblik

18-bitaPW6001


CMRR

[dB]

Otpornost na šum (CMRR)

• Inverter merenje = Potrebna otpornost na šumPW6001: 100dB pri 100kHz

CMRR karakteristika (tipično)

Ulaz naponske frekvencije opšteg režima

Optička izolacija

Zaštita


Važnost sinhronizacije -1

• Greška se generiše ako sinhronizacija nijeodgovarajuća.

Tačke uzorkovanja

period proračuna za jedan ciklus

Greška

period proračuna za jedan ciklus

Precizna sinhronizacija je važna!


Važnost sinhronizacije -2

• PW6001 osigurava sinhronizaciju sa 5MS/suzorkovanjem.


Kako proračunati preciznost (DC, 50/60Hz)• PW6001 + Senzor

rdg. (očitavanje) += PW6001 rdg. + senzor rdg.

f.s. (puna skala)= PW6001 f.s. + (senzor rejting / PW6001 opseg) * senzor f.s.

[ Primer za preciznost snage ]PW6001: 1P2W, 600V/10A opseg (=6kW opseg)

±0.02%rdg.±0.03%f.s.CT6862: 50A nominalno, ±0.05%rdg.±0.01%f.s.Ulaz: 400V, 5.55A, 2.22kW, 50Hz

PW6001 rdg. = 2.22kW*0.02% = 0.444WPW6001 f.s. = 6kW*0.03% = 1.8WCT6862 rdg. = 2.22kW*0.05% = 1.11WCT6862 f.s. = 6kW×(50A/10A)×0.01% = 3W

Greška = ±(0.444W+1.8W+1.11W+3W) = ±6.354W


Preciznost PWM talasnog oblika -1

• Ograničena frekvencijska komponenta za struju

PWM talasni oblik FFT analiza

Napon

Struja

Napon: Postoji za 100kHz ili više.Struja:Visoka frekvencija je prigušena.



• Razne frekvencijske komponente• Snaga postoji samo kad i napon i struja postoje .

Napon

Frekvencija

Struja

Faznarazlika

Snaga

Nema snage ako nema strujnekomponente na istoj frekvenciji

Suma svake frekvencijskekomponente daje ukupnu snagu.Mora se uzeti u obzir svakafrekvencijska komponenta.



• Preciznost definisana za frekvencijske opsege– Procenite preciznost za svaku frekvenciju

PW6001 CT6862

I analizator i strujni senzor moraju imati tablicupreciznosti kao iznad.



• Bitne specifikacije analizatora električne energije– DC preciznost– AC preciznost za svaki frekvencijski opseg– Frekvencijski propusni opseg– A/D rezolucija– CMRR– Temperaturni koeficijent– Efekat samozagrevanja

PW6001 nudi najbolje performanse!!


Funkcija brze konfiguracije

• Automatsko podešavanje samo sa biranjemtipa merenja– Sinh. izvor, Opseg, Gornja/Donja frekv., Integracija

režim, Ispravljač, LPF

HD: visoka definicijaZa bolju rezoluciju za niski ulaz na fiksirani opseg

3V3A prema 3P3W3M3V3A metod 3P3W3M metod

Merni napon Linija-ka-Liniji Linija-ka-Liniji

Napon za proračunsnage Linija-ka-Liniji Faza (Δ-Y konverzija)

Merna struja Faza Faza

Psum proračun P1+P2 (P3 se ne koristi) P1+P2+P3

P1 proračun U: Linija-ka-Liniji / I: Faza U: Faza / I: Faza

Vektor slika(sinus talas, PF=1)

Može poreditisvaku fazu



Faza

[ste

peni

]G

rešk

a am

plit

ude

[%]

Kompenzacija faze[Primer] Tehn.podaci

kalibracije100kHz-5.34deg.

Frekvencija [Hz]

Frekvencija [Hz]

Kompenzacija visoko frekvencijskihfaznih performansi unosomkalibracionih podataka.


Harmonik analiza

• Fundamental frekvencija: 0.1Hz do 300kHz• Red analize: Do 100. reda• Potpuno nezavisna harmonik analiza

– Može analizirati različite frekvencije simultanoNpr.) 1kHz (Ch1 do 3), 50Hz (Ch4), DC (Ch5), DC (Ch6)

• IEC i Visokofrekvencijski režimi– IEC

• Po IEC61000-4-7 za 50/60Hz fundamental• 200ms osvežavanje podataka

– Visoka frekvencija• Za razne fundamental frekvencije• 50ms osvežavanje podataka


FFT Analita

• Frekvencija analize: 2MHz maks.

V1.21 Novo

• Broj tačaka uzorkovanja: 1000/5000/10000/50000• Prozor: Rectangular, Hanning, Flat-top• Top 10 prikaz za svaki napon i struju

(vršna vrednost i frekvencija)


Aliasing Problem -1

• Nikvistova teorija– 1/2 frekvencije uzorkovanja se zove“Nikvistova

frekvencija”.– Peak ulaznog talasnog obliak viši od Nikvistove frekvencije

ne može se ispravno meriti. → Aliasing

Viša frekvencija od Nikvistovefrekvencije

Aliasing šum


putovtlage

Aliasing Problem -2

• Primer: 5MHz uzorkovanje

Nikvistovafrekvencija

Aliasingšum

Naponskialiasing

šum

1MHz

Postojeća struja

2.5MHz

Frekv.

5MHz

Napomena:Merejne je moguće ako postoje i napon

Naponski aliasing šum * Postojeća struja= Snaga koja realno ne postoji = Greška

i struja kontinuallno kao stabilantalasni oblik.


Aliasing Problem -3

• Za izbegavanje ovog problema;– “Frekvencija uzorkovanja” > “Frekv. propusni opseg * 2”

• HIOKI analizatori– 3390: “500kHz uzorkovanje” > “150kHz prop. opseg * 2”– PW6001: “5MHz uzorkovanje ” > “2MHz prop. opseg * 2”

• Drugi analizatori (primeri)

– “2MHz uzorkovanje ” < “5MHz prop. opseg ” / 2– “200kHz uzorkovanje ” < “1MHz prop. opseg ” / 2– “1.2MHz uzorkovanje ” < “10MHz prop. opseg ” / 2

• Potrebna upotreba filtera za ograničenje frekvencije naNikvistovu frekvenciju ili niže.


Anti-Aliasing Filter na PW6001

• Nezavisni AAF i sistemi sinhronizacije


Harmonik ili FFT?

• Visoka frekvencija (= Harmonik visokog reda)• Preporučena upotreba FFT

– Stabilnost za određenu frekvenciju

Fundamental

FFT je bolji za komponente visokefrekvencije radi ostajanja na istojfrekvenciji.

= 499. red od 50HzIsti red, ali drugačija frekvencija


10ms osvežavanje podataka

• Često promenljivo stanje opterećenja– EV/HEV, PV/Vetar, VFD (Lift, Voz, itd.)

• Zaustavljanje, Ubrzanje, Stabilno, Kočenje, itd.

PW6001: Preciznost osigurana pri 10msosvežavanju podataka

mailto::@10ms


Korisnički definisan proračun

• 16 proračuna maksimalno– 4 stavke maksimalno u jednom proračunu

V1.21 Novo

– sqrt, tan, cos, sin, log, itd. dostupne za svaku stavku– Rezultati proračuna mogu se koristiti u drugom proračunu.


Primer proračuna (Ld, Lq)

• Ld i Lq za kontrolu motora

V1.21 Novo


Analiza talasnog oblika

• 5MS/s, 16 bita talasni oblik sa triger i pre-triger funkcijom• 1MW memorija (Peak-to-peak / Decimation in freq. for slower sampling)

NaponStruja

Motorulaz


Triger Funkcija

• Nivo triger (Porast ili Pad)• Pre-triger (0% do 100%, 10% korak)• Triger izvor: Bilo koji ulaz


• A-B kursori

Kursor merenjeV1.21 Novo


Zoom i Kursor funkcije

• Zoom da vidite više detalja

V1.21 Novo


Sinhronizovano merenje

• Sinhronizovanje za uzorkovanje i podatke za 2 jedinice– Optički fiber kabl, 500m maks.

Vrednosti snage

6ch 6ch

Prikaz i Memorija Numerička vrednost sinhronizacija

L6000 (opcija), 10m

Dupleks-LC konektor,50/125μm Multi-modno, 100m maks.

MASTER SLAVETalasni oblik sinhronizacija

3ch 3ch


Dvojna Motor Analiza• Analizirajte sve ulaze i izlaz PCU (Power Control Unit)

– 4ch: VN baterija （DC), Motor za pokretanje (3-faze)– 4ch: Podbaterija (DC), Generator za dopunu (3-faze)

HV battery

Motor za pokretanje(sa regenerativnom kočnicom)

Generator zadopunu

12V DC

MASTER (4ch) SLAVE (4ch)


Kopiranje ekrana

• Zabeleške na touch panelu

• Moguće učitavanje BMP datoteke na PW6001

V1.21Novo


HTTP Server Funkcija

• Daljinska kontrola i monitoring putem LANa

V1.21 Novo


PC Softver

• HIOKI Power Communicator– Daljinska kontrola– Pribavljanje podataka

200ms najbrži interval

• LabVIEW driver• Uskoro dostupan

V1.21 Novo

Oba se mogu preuzeti sa HIOKI web stranice.

Primeri primene



Efikasnost na tržištu

• Inverteri (VFD, etc.)• Kondicioneri snage (PV inverteri)• Motori• DC/AC i DC/DC konverteri• Transformatori

ü Zahtevana veća efikasnostZahtevi za efikasonst od IEC standarda za motore

ü Sve više i više invertera se koriste na tržištuü Više komutacione frekvencije (SiC, GaN, itd.)


Detaljna analitza motornog pogona

• Merenje električnog ugla• Za više performanse sinhronih motora• Potrebno 3 ili 4 spoljna ulaza (inkrementalni koderi)

• Obrtni momenat• Obrtaji: Koder (A/B/Z-faza impulsi)

• Uključite motor sa strane opterećenja da generiše indukovaninapon => nula kompenzacija

• Pozitivna/Obrnuta rotacija• Korisnički definisani proračun za trenutni Ld/Lq

proračun


• Sve više se koriste za;

Inverteri

– Uštede/efikasnost energije– Obnovljivu energiju– EV/HEV– UPS

• Brže komutacione frekvencije sa novim uređajima (SiC,GaN, itd.)

• Često u kombinaciji sa DC snagom

• 6% prosečan porast se očekuje između 2013 i2020 (Inverter Technology Trends & Market Expectations by Yole Developement)


IE4 Super premium efficiency

IE3 Premium efficiency

IE2 High efficiency

IE1 Standard

Out Out of standard

IEC 60034 za Motore

• Metod proračuna efikasnosti: IEC60034-2-1: 2007• Zahtev efikasnosti

– IEC60034-30:2008 i IEC60034-31: 2010

– IEC60034-30-1 ed.1.0： 2014 --- Fiksirana brzina– IEC/TS60034-30-2 ed.1.0 Promenljiva brzina

Propisi za svaku državu (IE2ili makar IE3)

Novoinstalirani motori morajuzadovoljiti zahtevanu klasu.

Zahtevanje više klase za budućnost


HVF u IEC60034

• IEC 60034-1: 2004 Motor visoke efikasnosti• HVF=Σ(Un2/n)

• Un: Odnos harmonik napona Un i nominalnog napona• n: Red harmonika (nije deljiv sa 3 u slučaju trofaznih

a.c. motora); k ≤ 13

<Primer: 3-fazni motor / 220V nominalni napon>HVF za U1

HVF1=√{Σ(HU1Ln)/220}2/n}HU1Ln: U1 harmonik naponski nivo nog reda

(n=2,4,5,7,8,10,11,13)


Bežični napojni sistemi

• Induktivni prenos napajanja• Frekvencija prenosa: 10kHz do 200kHz

IEC61980 na diskisiji

• Za EV sistem, 85kHz opseg definisan po SAE J2954 nacrtu(WPT1: 3.7kW, WPT2: 7.7kW, WPT3: 22kW)

Komunikacija za kontrolu

3.7kW/230V = 16.08A 3.7kW/120V = 30.83A7.7kW/230V = 33.48A 7.7kW/120V = 64.17A22kW/230V = 95.65A 22kW/120V = 183.33A

Bežičniprenos

50/60Hz 10kHz do 200kHz 10kHz do 200kHz DC

A B C D

Merenje Efikasnosti/Gubitka između; A i B: Generator konverzija

B i C: Induktivni prenosC i D: Prijemna konverzijaA i D: Ukupan prenos

Zahvaljijemo vam na pažnji.


Melco Buda d.o.o.- kancelarija u Beogradu: Hadži Nikole Živkovića br.2Poslovna zgrada Iskra komerc, kancelarija 15/ II sprat

tel: 011/ 2181 609, SBB tel/faks:: 011/40-55-420e mail: [email protected] , [email protected]

www.melcobuda.co.rs , www.kyoritsu-instrumenti.com , www.termovizija.com , www.hioki-instrumenti.com

- kancelarija u Despotovcu: Saveza Boraca br.7, 35213 Despotovac, Srbijatel:035/612 916, faks:035/613 319, mob. 063/8003370

e mail: [email protected] , [email protected]

- Germany address: Quer strasse 18 Offenbach

PW6001 Analizator elektri - japan-instrumenti.com stoni analizator elektricne energije...

Documents

Transcript of PW6001 Analizator elektri - japan-instrumenti.com stoni analizator elektricne energije...