전력 분석을 위한 광대역 DW500UB-2V
소개
질화갈륨(GaN) 및 탄화규소(SiC)와 같은 와이드 밴드갭 반도체 기술을 기반으로 하는 전력 변환 제품은 이제 훨씬 더 높은 스위칭 주파수에서 작동하여 거의 완벽한 정현파 파형을 생성할 수 있습니다. 초크의 인덕턴스 값과 커패시터의 커패시턴스가 스위칭 주파수에 반비례하기 때문에 초크 및 커패시터와 같은 필터 소자를 더 작고 가볍게 만들 수 있습니다. 앞으로 SiC 및 GaN 기반 부품은 더 많은 애플리케이션에서 계속 채택될 것입니다. 댄센스는 현재 요구되는 넓은 대역폭을 처리할 수 있는 기능을 갖춘 새로운 모델 DW500UB-2V를 출시합니다.
백그라운드 전력 분석기
전력 분석기는 일반적으로 다음과 같은 기본 공식을 사용하여 유효 전력을 계산합니다.
따라서 디지털화된 전압 v(t)와 전류 i(t)의 순간값을 함께 곱하고 그 결과를 정의된 시간 창에 걸쳐 합산합니다. 기본적으로 전력 분석기의 대역폭 제한 또는 필터 차단 주파수까지 DC 구성 요소, 모든 고조파 및 비고조파 구성 요소가 고려됩니다. 프리미엄 세그먼트의 전력 분석기는 이미 최대 10MHz의 주파수까지 작동합니다. 대부분의 경우 전압 신호는 전력 분석기에서 직접 처리되므로 전력 분석기의 전체 대역폭을 사용할 수 있습니다.
30A 이상의 전류 측정에는 1차 신호를 2차 측에 높은 정확도로 전송해야 하는 전기적으로 절연된 전류 트랜스듀서를 사용하는 경우가 많습니다. 이러한 전류 센서는 구리선 권선과 철심을 주요 구성 요소로 합니다. 또한 로고스키 코일은 구리선으로 감긴 코일 본체로 구성됩니다. 이러한 구조는 권선 인덕턴스와 개별 권선 사이 및 개별 권선 층 사이에 항상 형성되는 원치 않는 커패시턴스를 초래합니다. 따라서 각 구리선 권선은 잠재적인 발진 회로를 나타냅니다. 톰슨의 진동 방정식을 사용하면 공진 주파수를 계산할 수 있습니다.
즉, 전류 트랜스듀서는 대역폭이 제한되어 있는 경우가 많습니다. 전력 분석기의 내부 필터가 활성화되어 그에 따라 전력 계산을 위한 대역폭을 줄입니다. 그렇지 않으면 다음 그림 1에서 볼 수 있듯이 전력 분석의 고주파 성분이 전류 트랜스듀서에 의해 크게 왜곡되는 경우가 있습니다.
진동 특성이 구리 권선의 커패시턴스에 크게 의존하여 온도 변화에 따라 곡선이 이동하기 때문에 측정 장치에서 이러한 혼란스러워 보이는 오차 곡선의 보정은 제한된 수준에서만 수행될 수 있습니다.
차세대 전력 전자장치의 높은 스위칭 주파수
특히 스위칭 주파수가 높은 주파수 변환기를 사용하여 모터를 제어하는 경우, 스위칭 주파수의 배수가 다음 공식에 따라 전류 및 전압 신호에 나타나기 때문에 전력의 유효 성분도 3자리 kHz 범위에서 찾을 수 있습니다.
스위칭 주파수와 그 고조파는 유효 전력과 무효 전력 구성 요소로 구성됩니다. 이러한 구성 요소를 충분히 정확하게 측정하려면 진폭 오차 외에 위상 오차도 매우 정확해야 합니다.
위상 변위
특히 모터와 같은 유도 부하를 사용하는 경우 부하의 유도 성분은 주파수에 따라 증가합니다. 역률은 주파수가 증가함에 따라 그에 따라 감소합니다. 이는 결과적으로 전력 계산에 대한 위상 오차의 영향력을 증가시킵니다. 이 상관관계는 그림 3에 나와 있습니다.
위상 오차가 같으면 유효 전력 계산에서 더 높은 오차가 발생합니다(빨간색). 다양한 위상 오차에 대한 보다 정확한 값은 다음 그림 4에서 확인할 수 있습니다.
DW500UB-2V
DW500UB-2V는 최대 10MHz까지 공진 간섭이 없습니다. 이는 최대 10MHz의 선형 전송 동작에 대한 기본 요구 사항입니다. 위상 오류는 주로 2m 동축 케이블로 인해 발생하는 고정된 시간 지연으로 구성됩니다. 이 시간 지연은 테스트 프로토콜에 언급되어 있습니다. 측정 디바이스가 고정 시간 지연을 보상할 수 있다면 위상 오차를 크게 줄일 수 있습니다. 이는 다음 그림 5에 설명되어 있습니다.
예를 들어 ZES ZIMMER의 LMG671 선택 메뉴에는 시간 지연을 입력할 수 있는 해당 입력 템플릿이 있습니다.
정확도 외에도 더 높은 주파수에서의 전류 전달 능력은 1차 도체뿐만 아니라 2차 도체도 고려해야 합니다. 구리 권선이 있는 전류 트랜스듀서도 그에 맞게 설계해야 합니다. DW500UB-2V는 25°C에서 최대 100kHz의 전체 공칭 전류를 처리할 수 있습니다. 전체 사양은 데이터시트( https://danisense.com/)에서 확인할 수 있습니다.