パワーアナライザ PW8001の概要

パワースペクトラム解析(PSA)機能

IEC高調波/中間高調波測定

IEC電圧変動/フリッカ測定

光リンクインターフェイス機能

BNC同期機能

イベントトリガ

カーソル測定・ズーム機能

ゼロサプレス

最先端のインバーターやモーターなど、電力変換効率を正確に測定。世界最高クラスの測定確度を誇るパワーアナライザのフラグシップモデルが「PW8001」です。

・世界最高クラスの測定確度
・高速スイッチングによる電力変動を正確に捕捉
・最適な計測システムを構築

業界で唯一、パワーアナライザーと高精度電流センサーを自社開発しているHIOKIが、電力解析のトータルソリューションをご提供します。

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動画：モーターの損失解析に活用できるPSAとは

SiCやGaNパワー半導体利用によるスイッチング周波数の高周波化によって、高周波領域の電力損失の低減が開発課題となっています。従来の高調波解析では見られない、高周波電力を直感的かつ定量的に把握することにより、インバーターの制御設計の最適化やモーターの磁気設計に有効な知見を得られます。

○ 広帯域に渡って有効電力の周波数分布を正確に把握
・PSAは、記録した波形をもとにFFT解析をおこない、周波数軸で電圧・電流・有効電力を、最大6MHzまでリアルタイムに観測できます。
・トップ10のピーク成分を自動抽出し、数値をリスト表示します。
・周波数特性の優れた電流センサーとPW8001の自動位相補正の技術とによって、高周波まで信頼性のある検証をすることができます。

電力のFFT分析を可能にします

AC電力：一般的なFFTは電流や電圧を分析できますが、高周波の位相誤差のためにAC電力を分析することはできません。PW8001は高周波を正確に捉えることができるので、電力のFFT分析が可能です。

○ 電力変換における損失要因の究明
・電力変換における損失要因の重要な手がかりと傾向を得ることができる。それがPSAです。
・インバーター2次側（AC側）でPSAを利用した場合、有効電力を、駆動周波数の主成分とその高調波成分、さらにスイッチング周波数とその高調波成分に周波数分離し一望把握することができます。
・インバーターからモーターへ供給される有効電力のうち、駆動周波数以外の有効電力は熱、音、振動のいずれかで消費される無駄な電力となります。
・熱、騒音、振動を減らすための対策を評価するには、その対策とPSA分析間の相関関係を見つけることで、評価することができます。

高調波解析では、スイッチング周波数の高調波まで含む有効電力の分布が十分に確認できません。 PSAにより、モーターに伝搬されるスイッチング周波数の高調波の有効電力分布が詳細に確認できます。

インバータ制御開発、モーター等の磁性材料の性能向上評価で威⼒を発揮します。

○ IEC 61000の測定規格に準拠した 高調波試験
・IEC 高調波試験における測定規格に準拠した測定ができます。



○ PW8001の高調波測定は以下の測定規格に準拠しています。

高調波規格
・IEC 61000-4-7:2002
解析次数
・高調波次数: 0次～200次まで
・中間高調波次数: 0.5次～200.5次まで

IEC 61000-4-7は、高調波の試験規格IEC61000-3-2、IEC61000-3-12で求められる測定方法を規定した規格です。

○ 正確で安定した測定性能
・PW8001は、電流センサの確度も含めて高確度で高安定な高周波の測定ができます。 限度値がシビアな際にも、測定器に起因する大きな誤差マージンを確保することなく的確な評価ができます。

○ グラフィカルな表示機能
・PW8001は200次までの幅広い高調波と中間高調波を同一画面で一望できます。

○ 奇数次、偶数次別の表示設定
・IEC高調波を奇数次、偶数次に分けて一望表示できます。

→作業の効率化につながります

○ IEC 61000の測定規格に準拠した 電圧変動/フリッカ測定
・IEC電圧変動/フリッカ試験における測定規格に準拠した測定ができます。


○ PW8001の電圧変動/フリッカ測定は以下の測定規格に準拠しています。

電圧変動/フリッカ規格
・IEC 61000-4-15:2010
・フリッカメータークラスF2 に準拠

IEC 61000-4-15は、電圧変動/フリッカの試験規格IEC61000-3-3、IEC61000-3-11で求められる測定方法を規定した規格です。

測定確度
・Pst：±5% （Pst ＝0.2～5）、dc,dmax: ±4%(dmax=4%において)

測定項目
・短期間フリッカー値（Pst）
・短期間フリッカー最大値（PstMax）
・長期間フリッカー値（Plt）
・瞬時フリッカー最大値（PinstMax）
・瞬時フリッカー最小値（PinstMin）
・相対定常電圧変化（dc）
・最大相対電圧変化（dmax）
・相対電圧変化がしきい値を超える時間（Tmax）

○ 多角的な検証を可能にする同時測定
・PW8001は正確な電力測定と、フリッカや高調波解析など全ての演算を同時並列に処理します。これにより、一度の測定で全ての解析結果が正確に測定でき、多角的な検証が可能となります。

動画：まるで16チャネルのパワーアナライザ

○ プライマリー機とセカンダリー機の数値同期
・プライマリー機とセカンダリー機のデータ更新タイミングが同期します。 機器間によるデータ更新タイミングのずれがなく安定した電力効率測定結果を得られます。
・セカンダリー機のデータをプライマリー機で表示できます。
・セカンダリー機のパラメータをプライマリー機で効率、UDF(ユーザー定義演算)のパラメータとして設定できます。
・プライマリー機に集約したデータをD/AまたはCANとして出力したり、USBメモリーに保存できます。
・プライマリー機からセカンダリー機に通信コマンドを出力できます。

○ プライマリー機からセカンダリー機の設定変更
・プライマリー機側でプライマリーページとセカンダリーページに切り替えて、セカンダリー機の設定変更、確認ができます。
・2台のパワーアナライザを個別に操作する必要がなく、シンプルなシステム構成で効率的なデータ収集が可能になります。

○ 13MPPT（Maximum Power Point Tracking）回路のPVインバーターの効率測定
・DC入力の測定に13CH、3相AC出力の測定に3CHを使用し、電力変換効率を測定します。

従来は、基本パラメーターを測定するために複数の装置を使用し、あとでデータを統合して電力変換効率を計算していました。光リンクインターフェイスにより、面倒で時間がかかる時刻合わせとデータ統合作業を行なう必要が無く、分析をスムーズにストレス無く行うことができます。

→煩雑な手順を簡略化！

○ 4輪IWM(In-wheel motor)の同時測定
・16CHで4モーターを同時測定
・IWMではそれぞれのタイヤにインバーター、モーターが内蔵されます。車両としての性能評価時には、モーター間の協調性評価やばらつき把握のめに、すべてのモーターを同時に測定する必要があります。

光リンクインターフェイスを使用することで、4つのモーターのトルク、回転数、モーターパワーを同時に測定できます。

16CHをフルに使えば、車輪ごとのインバーター効率、モーター効率、全体効率の同時測定ができます。

○ BNC同期による4台まで（最大32ch）の同期電力計測
・プライマリー機と3台のセカンダリー機をBNCケーブルで接続し、最大4台のPW8001で時間同期計測ができます。各セカンダリー機はプライマリー機で操作できます。データは各セカンダリー機に保存されますが、後の解析のために時間同期されています。測定タイミングが同期しているため、連結や解析が容易です。

○ 同期可能項目
・内部演算とデータ更新のタイミング
・積算開始、停止、データリセット
・表示ホールドおよびホールド中のデータ更新
・ゼロアジャスト
・SAVE/ COPY
・現在時刻

● 課題
航空機、船舶など駆動に大電力を要するものは、インバータを多並列化することにより電力を分散させることがあります。 全体のシステム評価では、複数のインバーターを同じタイミングで電力評価したいときがあります。しかし、複数のパワーアナライザを用いて個々に測定する場合、記録データの時間的なずれが発生し、記録データの結合が難しい場合がありました。

○ BNC同期での解決策
・BNC同期を使えば、測定開始と停止のタイミング、データの更新時間、および現在時刻などのパラメータが正確に揃います。これにより、別々の電力計で生成されたデータを1つの時系列で保存することができます。

→後からデータの時刻突き合わせ作業をする煩わしさがなく、複数台測定時のデータ統合を容易に実現できます。

○ 任意の測定項目でトリガをかけて、見たい波形を捕捉

・実効値、周波数、トルクなど数値データの変動に対してトリガをかけ、見たい瞬間の前後波形を補足することができます。
・論理和、論理積により複雑な条件でのトリガ設定ができます。

波形取得後の解析機能が充実

○ カーソル
・カーソル機能を使用して、選択した波形やFFT結果の測定値を表示できます。
・XYカーソルを使用することにより、MAX、MIN、ΔU,I,tが表示できます。

○ ズーム
・取得波形を時間軸方向に拡大（2倍～最大100万倍）して表示できます。
・ロータリーノブを使用して、直観的な操作により拡大倍率と拡大領域の位置指定ができます。

○ 無入力時には0表示

・ゼロサプレス範囲：OFF/ON（0.5%f.s.）から選択できます。
・OFF時にはゼロ入力時にも数値を表示します。