LMG600系列高精度功率分析儀全新S3模塊測(cè)試方案：

如何準(zhǔn)確測(cè)量1500V直流功率：LMG600系列高精度功率分析儀全新S3模塊測(cè)試方案

直流電流使用的增長(zhǎng)

雖然喬治·威斯汀豪斯在一個(gè)多世紀(jì)前的“電流大戰(zhàn)”中擊敗了愛迪生，但直流電近年來卻生機(jī)勃勃地卷土重來?；剂蟽?chǔ)量的減少和人們對(duì)排放對(duì)全球氣候的影響的認(rèn)識(shí)提高，都導(dǎo)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；越來越多的電力技術(shù)用于交通，確保了消耗側(cè)的排放量保持低水平。事實(shí)證明，光伏與電動(dòng)汽車的結(jié)合是非常有吸引力和可擴(kuò)展性的。不可否認(rèn)，在電力存儲(chǔ)方面仍有優(yōu)化的潛力，但混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)份額使得對(duì)高效電池技術(shù)的研究更具吸引力，從而推動(dòng)了創(chuàng)新。隨著電能的生產(chǎn)和利用都是直流的，人們很自然地開始考慮直流電網(wǎng)的配電。總而言之，我們看到一系列令人印象深刻的直流電應(yīng)用正在迅速發(fā)展：

? 高壓直流輸電線路：提高長(zhǎng)距離輸電效率

? 光伏陣列：直流組串從戶用到大型電站級(jí)，達(dá)到1500 VDC的系統(tǒng)工作電壓，以最大限度地降低系統(tǒng)平衡（BoS）成本

? 直流充電樁設(shè)施：在直流高功率水平上運(yùn)行的電動(dòng)汽車的快速充電站

? 電動(dòng)汽車：由電力傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的乘用車、公共汽車、重型貨車和農(nóng)用車

? 直流儲(chǔ)能系統(tǒng)：在直流微電網(wǎng)上直流耦合儲(chǔ)能系統(tǒng)的太陽能可持續(xù)利用

從測(cè)試儀器的?度來看，從交流到直流的轉(zhuǎn)變也需要在測(cè)試和測(cè)量??進(jìn)?調(diào)整。畢竟，追求更環(huán)保的能源形式并不意味著我們會(huì)忽視損耗和效率??。即使我們?視成本，也有其他很好的理由避免浪費(fèi)能源。由于充電樁并不是?處不在，充電時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的加油時(shí)間，電池每增加?英?的?駛?程，都有助于使從燃油?到電動(dòng)汽?的過渡更具吸引?。對(duì)于以前的應(yīng)?來說，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?壽命就越差。

為什么使用功率分析儀進(jìn)行直流測(cè)量？

對(duì)功率測(cè)量需求的增加并不會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)化為對(duì)功率分析儀需求的增加。由于直流功率很容易計(jì)算——無需考慮相角，功率因數(shù)等——為什么S選使用功率分析儀，而不是選擇更便宜的萬用表？有幾個(gè)很好的理由：

? 可用性：分別測(cè)量和相乘電壓和電流可能很麻煩且容易出錯(cuò)。功率分析儀具有出色的易用性。

? 衍生值：通常，測(cè)量的直流功率需要對(duì)應(yīng)的交流功率（直流轉(zhuǎn)交流，反之亦然）進(jìn)行設(shè)置，以確定效率。在這一點(diǎn)上，無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(cè)量的直流信號(hào)很少?zèng)]有交流成分。通常，DC-DC轉(zhuǎn)換器或整流器的開關(guān)頻率會(huì)產(chǎn)生疊加的殘余紋波。根據(jù)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。雖然紋波含量可能很小，但當(dāng)考慮效率>95%時(shí)，它可能會(huì)變得很大。

交流和直流測(cè)量有何不同？

在確定了這種新模式下對(duì)使用功率分析儀的持續(xù)需求后，我們需要仔細(xì)研究具體細(xì)節(jié)。當(dāng)今的數(shù)字測(cè)量?jī)x器都是基于電壓和電流采樣值的計(jì)算。最大信號(hào)幅值需要正確映射到A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍，否則信號(hào)將被削波，從而導(dǎo)致測(cè)量無效。

在交流的世界中，人們通?？紤]RMS值，因此為了避免削波，需要考慮峰值與RMS值的比值。該比值稱為波峰因數(shù)，對(duì)于通常的正弦波電網(wǎng)電壓，可以給出為√2≈1.414。因此，230V的典型真有效值電網(wǎng)電壓映射到325V峰值。然而，一旦信號(hào)失真，實(shí)際峰值可能會(huì)高得多。為了避免用戶的不適應(yīng)，確定使用RMS值作為標(biāo)稱值來標(biāo)記測(cè)量量程檔。因此，在測(cè)量230V電網(wǎng)電壓時(shí)，用戶只需選擇250V量程檔位，而無需去考慮相應(yīng)的400V峰值。雖然電壓波峰因數(shù)通常接近 ，但高達(dá)4的電流波峰因數(shù)并不罕見。測(cè)量量程的標(biāo)稱值和峰值之間的差異需要考慮到這些情況。

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(duì)于高達(dá)350 V的直流電壓，選擇400 V峰值測(cè)量范圍也不會(huì)感到不合適。50 V裕量足以覆蓋任何預(yù)期的紋波電壓。選擇250 V量程檔（如上所述，采用AC量程檔位）來測(cè)量350 V直流電壓將感覺非常奇怪。直觀地說，選擇下一個(gè)量程——峰值為800 V的400 V量程——將導(dǎo)致非常不理想的利用率，并且不必要地增加測(cè)量不確定性。

這個(gè)例子表明，在為測(cè)量量程選擇有意義的名稱（數(shù)值）時(shí)，沒有簡(jiǎn)單的方法來協(xié)調(diào)交流和直流測(cè)量的需求。導(dǎo)致直流信號(hào)好的利用的量程將有削波交流信號(hào)峰值的風(fēng)險(xiǎn)，反之，具有交流所需安全裕度的測(cè)量量程將導(dǎo)致直流電精度欠佳。

W一的出路：為交流和直流信號(hào)提供不同的量程類型。

我們的新款 S 通道為交流和直流提供量身定制的測(cè)量量程。設(shè)置為交流模式時(shí)，標(biāo)稱值和峰值之間的差異將考慮實(shí)際波峰因素。當(dāng)設(shè)置為直流模式時(shí)，標(biāo)稱值將更接近最大值，這表明可以更直觀地選擇量程，從而提供好的精度。在上面的示例中，400 V 峰值對(duì)應(yīng)于設(shè)置為 AC 時(shí)的 250 V 量程檔位，設(shè)置為 DC 時(shí)對(duì)應(yīng)于 360 V 的量程檔位。

將端子之間的測(cè)量范圍增加到1500 VDC

通常需要增加電力系統(tǒng)中的電壓等級(jí)以減小電流，最小化導(dǎo)體橫截面并降低歐姆損耗。一個(gè)眾所周知的例子是光伏逆變器電壓限制從1000 VDC擴(kuò)展到1500 VDC。因此，盡管BoS成本降低，太陽能光伏電站仍可提高效率。電動(dòng)汽車領(lǐng)域也出現(xiàn)了類似的發(fā)展。對(duì)更快充電的需求導(dǎo)致更高的功率等級(jí)，并且電流本身受到可用空間和散熱可能性的限制。因此，預(yù)計(jì)在不久的將來，電壓等級(jí)將上升到1000VDC以上，特別是對(duì)于重型車輛。