功率分析儀LMG系列S模塊發(fā)布：功率精確——這是我們的準則！

我們的旗艦模塊——優(yōu)化對直流的測量

功率分析儀LMG系列S模塊

S模塊特征：

• *的 AC & DC 精度 & 穩定性

• 專(zhuān)用的 AC/DC 量程

• 自動(dòng)調零

• 最高到1000 VAC, 測量等級CAT III

• 最高到1500 VDC, 測量等級CAT II

功率分析儀LMG系列S模塊

直流電流使用的增長(cháng)

雖然喬治·威斯汀豪斯在一個(gè)多世紀前的“電流大戰"中擊敗了愛(ài)迪生，但直流電近年來(lái)卻生機勃勃地卷土重來(lái)?；剂蟽α康臏p少和人們對排放對全球氣候的影響的認識提高，都導致了可再生能源的激增。能源的清潔生產(chǎn)只是其中的一半；越來(lái)越多地采用電力用于運動(dòng)，確保了消費方面的排放保持低水平。事實(shí)證明，光伏與電動(dòng)汽車(chē)的結合是非常有吸引力和可擴展性的。不可否認，在電力存儲方面仍有優(yōu)化的潛力，但混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)不斷增長(cháng)的市場(chǎng)使得對高效電池技術(shù)的研究更具吸引力，從而推動(dòng)了創(chuàng )新。隨著(zhù)電能的生產(chǎn)和利用都是直流的，人們很自然地開(kāi)始考慮直流電網(wǎng)的配電?？偠灾?，我們看到一系列令人印象深刻的直流電應用正在迅速發(fā)展：

• 高壓直流輸電線(xiàn)路： 提高長(cháng)距離輸電效率

• 光伏陣列： 直流組串從戶(hù)用到大型電站級，達到1500 VDC的系統工作電壓，以最大限度地降低系統平衡（BoS）成本

• 直流充電樁設施：在直流高功率水平上運行的電動(dòng)汽車(chē)的快速充電站

• 電動(dòng)汽車(chē)： 由電力傳動(dòng)系統驅動(dòng)的乘用車(chē)、公共汽車(chē)、重型貨車(chē)和農用車(chē)

• 直流儲能系統： 在直流微電網(wǎng)上使用太陽(yáng)能的直流儲能系統

從儀器的角度來(lái)看，從交流到直流的轉變也需要在測試和測量方面進(jìn)行調整。畢竟，追求更環(huán)保的能源形式并不意味著(zhù)我們在損失和效率方面會(huì )變得粗心大意。即使我們無(wú)視成本，也有其他很好的理由避免浪費能源。由于充電點(diǎn)并不是無(wú)處不在，充電時(shí)間遠遠超過(guò)經(jīng)典的燃料補充，電池每增加一英里，都有助于使從燃料到電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡更具吸引力。對于以前的應用來(lái)說(shuō)，仍然有效的是：效率越低，散熱越多，產(chǎn)品或組件的可靠性和使用壽命就越差。

為什么使用功率分析儀進(jìn)行直流測量？
對功率測量需求的增加并不會(huì )自動(dòng)轉化為對功率分析儀需求的增加。由于直流功率很容易計算——無(wú)需考慮相角，功率因數等——為什么使用功率分析儀，而不是選擇更便宜的萬(wàn)用表？有幾個(gè)很好的理由：

功率測試儀直流測量：

• 可用性： 分別測量和相乘電壓和電流可能很麻煩且容易出錯。功率分析儀具有出色的易用性。
• 衍生值： 通常，測量的直流功率需要對應的交流功率（直流轉交流，反之亦然）進(jìn)行設置，以確定效率。在這一點(diǎn)上，無(wú)論如何都需要真正的功率分析儀，那么為什么不一舉兩得呢？
• 帶寬： 要測量的直流信號很少沒(méi)有交流成分。通常，DC-DC轉換器或整流器的開(kāi)關(guān)頻率會(huì )產(chǎn)生疊加的殘余紋波。根據電壓和電流之間的相位關(guān)系，這種紋波可能會(huì )影響整體功率。雖然其的規?？赡芎苄?，但當考慮效率>95%時(shí)，它可能會(huì )變得很大。

_{圖 1：配備 6 個(gè) S 通道的 LMG671 的后面板/}

交流和直流測量有何不同
功率測試儀直流測量：在確定了這種新模式下對使用功率分析儀的持續需求后，我們需要仔細研究具體細節。當今的數字測量?jì)x器都是基于電壓和電流采樣值的計算。最大信號幅值需要正確映射到模/數轉換器的輸入范圍，否則信號將被削波，從而導致測量無(wú)效。

在交流的世界中，人們通常考慮RMS值，因此為了避免削波，需要考慮峰值與RMS值的比值。該比值稱(chēng)為波峰因數，對于通常的正弦波電網(wǎng)電壓，可以給出為根號2≈1.414。因此，230 V的典型真有效值電網(wǎng)電壓映射到325 V峰值。然而，一旦信號失真，實(shí)際峰值可能會(huì )高得多。為了避免用戶(hù)的不適應，確定使用RMS值作為標稱(chēng)值來(lái)標記測量量程檔。因此，在測量230 V電網(wǎng)電壓時(shí)，用戶(hù)只需選擇250 V量程檔位，而無(wú)需在相應的400 V峰值上浪費任何想法。雖然電壓波峰因數通常接近根號2，但高達4的電流波峰因數并不罕見(jiàn)。測量量程的標稱(chēng)值和峰值之間的差異需要考慮到這些情況。

_{圖2：具有相同RMS值和不同波峰因數的兩個(gè)信號的比較}

在DC領(lǐng)域，情況非常不同。RMS值和峰值通常非常接近，波峰因子接近1。即使對于高達350 V的直流電壓，選擇400 V峰值測量范圍也不會(huì )感到不自然。50 V裕量足以覆蓋任何預期的紋波電壓。選擇250 V量程檔（如上所述，采用AC量程命名方法）來(lái)測量350 V將感覺(jué)非常奇怪。直觀(guān)地說(shuō)，選擇下一個(gè)量程——峰值為800 V的400 V量程——將導致非常不理想的利用率，并且不必要地增加測量不確定性。

這個(gè)例子表明，在為測量量程選擇有意義的名稱(chēng)（數值）時(shí)，沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法來(lái)協(xié)調交流和直流測量的需求。導致直流信號最佳利用的量程將有削波交流信號峰值的風(fēng)險，反之，具有交流所需安全裕度的測量量程將導致直流電精度欠佳。

出路：為交流和直流信號提供不同的范圍類(lèi)型。

_{圖 3：交流量程選擇和直流量程選擇}

我們的新型 功率分析儀S 通道為交流和直流提供量身定制的測量量程。設置為交流模式時(shí)，標稱(chēng)值和峰值之間的差異將考慮實(shí)際波峰因素。當設置為直流模式時(shí)，標稱(chēng)值將更接近最大值，這表明可以更直觀(guān)地選擇量程，從而提供最佳精度。在上面的示例中，400 V 上限對應于設置為 AC 時(shí)的 250 V 量程檔位，設置為 DC 時(shí)對應于 360 V 的量程檔位。

將端子之間的測量范圍增加到1500 Vdc
通常需要增加電力系統中的電壓電平以減小電流，最小化導體橫截面并降低歐姆損耗。一個(gè)例子是光伏逆變器電壓限制從1000 VDC擴展到1500 VDC。因此，盡管BoS成本降低，太陽(yáng)能光伏電站仍可提高效率。電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域也出現了類(lèi)似的發(fā)展。對更快充電的需求導致更高的功率水平，并且電流本身受到可用空間和散熱可能性的限制。因此，預計在不久的將來(lái)，電壓水平將上升到1000VDC以上，特別是對于重型車(chē)輛。

著(zhù) 1500 VDC 成為關(guān)鍵應用的主流，S 通道的輸入范圍已擴展，以適應這些要求。下表 1 描述了插孔 U* / U 的測量范圍。

功率測試儀直流測量詳細介紹