Le nouvel analyseur de puissance HIOKI PW8001 établit une nouvelle norme industrielle grâce à sa précision inégalée, offrant la solution idéale pour les mesures haute fréquence et haute puissance. Il permet ainsi des mesures d'efficacité maximale, depuis les applications de pointe à base de SiC et GaN jusqu'à l'analyse de puissance complexe des groupes motopropulseurs multimoteurs.

Idéal pour les applications SiC et GaN

L'utilisation des semi-conducteurs SiC et GaN pour tous les types de convertisseurs de puissance connaît une croissance rapide. Mais pourquoi ces semi-conducteurs sont-ils si intéressants ? Ils permettent d'améliorer encore le rendement des convertisseurs tout en réduisant leur taille et leur poids. Cette réduction de taille offre également une plus grande flexibilité dans la conception des circuits imprimés, même dans des espaces restreints. Cependant, comme toujours, il y a aussi un inconvénient. Les semi-conducteurs SiC et GaN fonctionnent à des fréquences de commutation plus élevées que les semi-conducteurs conventionnels à base de silicium et génèrent davantage de bruit, ce qui exige un analyseur de puissance à bande passante plus large et à meilleure résistance aux perturbations externes. L'analyseur de puissance Hioki PW8001, associé aux capteurs de courant Hioki, est la solution idéale. Sa précision de puissance inégalée en courant continu et à des fréquences supérieures ou égales à 50 kHz, combinée à un taux de réduction de tension en mode commun (CMRR) exceptionnel pour le PW8001 et les capteurs de courant Hioki, garantit des mesures extrêmement précises et fiables, même dans des environnements très bruyants.

Lors du développement d'un chargeur sans fil haute performance ou d'un variateur de vitesse pour moteur destiné aux véhicules électriques ou aux drones, la précision du système de mesure est cruciale. Ce dernier doit être capable de mesurer les moindres gains d'efficacité. L'analyseur de puissance doit donc mesurer aussi bien le courant continu que les hautes fréquences, jusqu'à 50 kHz voire plus, avec une précision optimale. Le PW8001 est parfaitement adapté à ce type d'application.

Associé au module d'entrée haute précision U7005, doté d'une fréquence d'échantillonnage de 15 MS/s et d'une conversion A/D 18 bits, le PW8001 offre une précision de puissance de 0,05 % pour le courant continu, de 0,03 % à 50/60 Hz et d'une précision de 0,2 % à 50 kHz, la meilleure du marché. 

Analyseur de puissance pour 1500 V CC CAT II

La tendance à l'augmentation de la puissance des centrales solaires a entraîné une hausse de la tension de fonctionnement. Aujourd'hui, 1 500 V CC est devenu la norme. De plus, les centrales solaires sont désormais associées à des solutions de stockage locales pour l'équilibrage du réseau ou pour assurer une alimentation électrique continue. L'électrification des poids lourds et des autobus est un autre domaine où la haute tension se généralise. Alors que les véhicules électriques classiques utilisent des systèmes de 400 V CC ou 800 V CC, le secteur des transports adopte le 1 200 V CC afin d'accroître la puissance du système et de réduire le temps de charge.

Pour répondre aux besoins de ces nouvelles tendances technologiques en matière de mesure de puissance, Hioki a développé le module d'entrée haute tension U7001. Avec l'U7001, Hioki est le premier sur le marché à proposer un analyseur de puissance de table CAT II de 1 500 V CC. Cette capacité permet d'utiliser le PW8001 pour le développement et les tests de production de conditionneurs d'énergie solaire, de groupes motopropulseurs et de solutions de recharge rapide pour véhicules électriques lourds dont la tension système dépasse 1 000 V CC.

Analyse du système d'entraînement à 4 moteurs

Aujourd'hui, les drones sont utilisés dans de nombreuses applications, comme la vidéographie aérienne, la surveillance, les inspections en milieux dangereux et la livraison de colis. Les drones équipés d'un défibrillateur peuvent même sauver des vies, car ils peuvent intervenir sur les lieux d'urgence, notamment dans des endroits très fréquentés comme les festivals ou les centres-villes, avant les ambulances. D'autres entreprises développent des drones plus grands et plus puissants, comme des taxis volants.

Pour tous ces drones, l'efficacité et la fiabilité de la chaîne cinématique sont primordiales, car chaque gain d'efficacité se traduit par une augmentation de l'autonomie. Le PW8001, avec son option d'évaluation à 4 moteurs, est l'outil de développement idéal pour les drones et autres systèmes de propulsion à 4 moteurs, tels que les véhicules électriques haute performance, les bus électriques intégrés aux roues et les robots industriels. Il permet d'analyser simultanément les performances des quatre moteurs, simplifiant et accélérant considérablement l'équilibrage de la chaîne cinématique, pour des conceptions plus efficaces et fiables.

correction automatique du déphasage

Lors de la conception d'hélicoptères d'assistance pour véhicules hybrides électriques ou de systèmes de correction active du facteur de puissance pour le réseau électrique, la mesure des pertes de puissance des réacteurs et des transformateurs est cruciale. La nature inductive de ces composants rend les mesures précises difficiles, notamment aux hautes fréquences. En effet, pour mesurer précisément la puissance active, la tension et le courant doivent être mesurés simultanément. Or, les capteurs de courant présentent toujours un temps de réponse. Par conséquent, pour mesurer avec précision les pertes d'un réacteur ou d'un transformateur, ce temps de réponse doit être éliminé sur toute la gamme de fréquences.

C’est pourquoi Hioki a intégré il y a plusieurs années une fonction de correction de déphasage en standard, désormais simplifiée grâce à la fonction « plug-and-play » (correction automatique du déphasage) qui ne nécessite aucune intervention manuelle. Cette fonction inédite est disponible pour la première fois avec le nouvel analyseur de puissance PW8001. L’APSC garantit des performances exceptionnelles pour les mesures de pertes des réacteurs et transformateurs haute fréquence.

Pour que la fonction APSC fonctionne correctement, deux éléments sont nécessaires :

• le capteur de courant avec un délai constant connu
• l'analyseur de puissance capable de compenser le délai de propagation

En tant que seul fabricant d'analyseurs de puissance qui conçoit et produit également des capteurs de courant, Hioki est idéalement placé pour optimiser les capteurs de courant pour l'APSC.

Les capteurs de courant des séries Hioki CT68 et CT69 ont été conçus pour obtenir un délai constant sur toute la gamme de fréquences, comme illustré sur la figure 1.

Grâce à cette caractéristique unique, le PW8001 compense le délai de réponse du capteur de courant, quelle que soit la fréquence mesurée. Les autres capteurs de courant disponibles sur le marché sont généralement conçus pour minimiser le déphasage aux hautes fréquences. De ce fait, leur délai de réponse n'est pas constant sur toute la plage de fréquences. Ce phénomène est illustré par la figure 2, qui présente le délai de réponse d'un capteur comparable.

Figure 2 : Comparaison des délais

Étant donné que le délai de réponse du capteur comparable varie entre 100 ns et 20 ns, il apparaît clairement que cette conception rend ce capteur inadapté à la correction du déphasage, car l'analyseur de puissance ne peut pas compenser le délai de réponse à toutes les fréquences qu'il mesure.

Le positionnement du conducteur dans le capteur de courant peut également influencer la précision de la mesure. Ceci est illustré dans les figures 3 et 4.

Figure 3 : Déphasage et position du noyau du câble HIOKI CT68

Sur la figure 3, toutes les courbes sont exactement superposées, ce qui montre qu'il n'y a aucune influence sur le déphasage dû à la position du conducteur.

Les mêmes tests ont été effectués avec un capteur de courant comparable et le résultat est présenté sur la figure 4.

Les résultats sont très différents. Dans ce cas, la position du conducteur influe sur le déphasage aux fréquences supérieures à 100 kHz et affecte la précision globale de la mesure de puissance aux hautes fréquences, comme lors de l'utilisation de semi-conducteurs SiC et GaN.

Flexibilité maximale

La complexité croissante des applications énergétiques, telles que les solutions intégrées d'énergies renouvelables avec stockage local, raccordement au réseau et recharge des véhicules électriques, exige une augmentation du nombre de canaux énergétiques pour pouvoir analyser le comportement énergétique dynamique d'un système.

Le PW8001, avec ses entrées de puissance modulaires à 8 canaux dans un seul instrument, le libre choix des modules d'entrée haute tension U7001 et U7005 et la plage de capteurs de courant excessif de 20 A à 2000 A, vous offre la possibilité de composer votre solution de mesure de puissance « sur mesure ».