O novo analisador de potência HIOKI PW8001 estabelece um novo padrão na indústria com a sua precisão incomparável, oferecendo a solução definitiva para medições de alta frequência e alta potência. Isto possibilita medições de máxima eficiência, desde aplicações de última geração baseadas em SiC e GaN até análises complexas de potência em sistemas de transmissão com múltiplos motores.

Ideal para aplicações em SiC e GaN

A utilização de semicondutores de SiC e GaN em todos os tipos de conversores de potência está a aumentar rapidamente. Mas porque é que o uso de semicondutores de SiC ou GaN é tão interessante? Os semicondutores de SiC e GaN permitem melhorias adicionais na eficiência dos conversores de potência, ao mesmo tempo que possibilitam a redução do tamanho e do peso do conversor. Um benefício adicional da redução de tamanho é a maior flexibilidade no design da placa de circuito impresso (PCB), mesmo em espaços confinados. No entanto, como sempre, há também uma desvantagem. Os semicondutores de SiC e GaN operam a frequências de comutação mais elevadas do que os semicondutores convencionais à base de silício e geram mais ruído, exigindo um analisador de potência com maior largura de banda e melhor resistência ao ruído externo. O Hioki PW8001, em combinação com os sensores de corrente Hioki, é a escolha perfeita para este desafio. A precisão de potência líder do setor para corrente contínua (CC) e frequências de 50 kHz ou superiores, combinada com a taxa de redução de tensão de modo comum (CMRR) sem precedentes do PW8001 e dos sensores de corrente Hioki, garante medições extremamente precisas e sem interferências, mesmo em ambientes extremamente ruidosos.

Ao desenvolver um carregador sem fios de alta eficiência ou um inversor de frequência para veículos elétricos ou drones, a precisão do seu sistema de medição é crucial. Precisa de ser capaz de medir até as mais pequenas melhorias de eficiência. Isto significa que o seu analisador de energia deve medir tanto corrente contínua (CC) como frequências altas, como 50 kHz ou até mais, com a maior precisão possível. O PW8001 é perfeito para este tipo de trabalho.

Em combinação com o módulo de entrada U7005 de alta precisão, que possui uma taxa de amostragem de 15 MS/s e uma conversão A/D de 18 bits, o PW8001 oferece uma precisão de potência de 0,05% para CC, 0,03% a 50/60 Hz e uma precisão líder de mercado de 0,2% a 50 kHz. 

Analisador de Potência para 1500 V CC CAT II

A tendência para centrais solares mais potentes levou a um aumento da tensão de funcionamento. Hoje, 1500 V CC tornou-se o padrão. Além disso, as centrais solares estão a ser combinadas com soluções de armazenamento local para o equilíbrio da rede ou para fornecer energia 24 horas por dia. Outra área onde as tensões mais elevadas estão a tornar-se mais comuns é a eletrificação de camiões e autocarros pesados. Enquanto os veículos elétricos standard utilizam sistemas de 400 V CC ou 800 V CC, o setor dos transportes está a migrar para 1200 V CC para aumentar a potência do sistema e reduzir o tempo de carregamento.

Para oferecer uma solução de medição de potência para estas novas tendências tecnológicas, a Hioki desenvolveu o módulo de entrada de alta tensão U7001. Com o U7001, a Hioki é a primeira no mercado a apresentar um analisador de potência de bancada CAT II de 1500 V CC. Esta classificação permite que o PW8001 seja utilizado para o desenvolvimento e teste de produção de aparelhos de ar condicionado de energia solar, sistemas de transmissão e soluções de carregamento rápido para veículos elétricos de grande porte com tensões de sistema superiores a 1000 V CC.

Análise do sistema de acionamento de 4 motores

Hoje em dia, os drones são utilizados numa vasta gama de aplicações, como a gravação de vídeo aéreo, vigilância, inspeções em ambientes perigosos e entrega de encomendas. Os drones com desfibrilhador automático externo (DAE), equipados com um desfibrilhador, podem mesmo salvar vidas, uma vez que conseguem chegar a locais de emergência em zonas movimentadas, como festivais ou centros urbanos, mesmo antes da ambulância. Outras empresas estão a desenvolver drones ainda maiores e mais potentes, como os drones-táxi.

Para todos estes drones, a eficiência e a fiabilidade do sistema de propulsão são extremamente importantes, uma vez que cada aumento de eficiência resulta numa maior autonomia. O PW8001, com a opção de avaliação de 4 motores, é a ferramenta de desenvolvimento perfeita para drones e outros sistemas de acionamento com 4 motores, como veículos elétricos de alto desempenho, autocarros elétricos com motores integrados nas rodas e robôs industriais. Permite analisar o desempenho dos quatro motores em simultâneo, tornando o equilíbrio do sistema de propulsão muito mais rápido e fácil, resultando em projetos mais eficientes e fiáveis.

Correção automática de deslocamento de fase

Durante o projeto de helicópteros propulsores para veículos elétricos (HEV) ou sistemas de correção ativa do fator de potência para a rede elétrica, a medição da perda de potência em reatores e transformadores é crucial. A natureza indutiva destes componentes dificulta a medição precisa, especialmente a altas frequências. Uma das razões para tal é que a tensão e a corrente devem ser medidas simultaneamente para se obter uma medição precisa da potência ativa. No entanto, os sensores de corrente apresentam sempre um atraso. Portanto, para medir com precisão a perda de um reactor ou transformador, o atraso dos sensores de corrente deve ser eliminado em toda a gama de frequências.

Por este motivo, a Hioki implementou uma função de correção de desfasamento como padrão há alguns anos, que foi agora melhorada para uma função "plug-and-play" fácil de utilizar, que não requer qualquer intervenção manual, como a Correção Automática de Desfasamentos (APSC). Esta nova e exclusiva função está disponível pela primeira vez com o novo analisador de potência PW8001. A função APSC garante um desempenho incomparável para medições de perdas em reatores e transformadores de alta frequência.

Para que a função APSC funcione corretamente, são necessárias duas coisas:

• o sensor de corrente com um atraso de tempo constante conhecido
• o analisador de potência capaz de compensar o atraso de tempo

Sendo o único fabricante de analisadores de potência que também concebe e produz sensores de corrente, a Hioki está numa posição única para otimizar os sensores de corrente para a APSC.

Os sensores de corrente das séries Hioki CT68 e CT69 foram concebidos para obter um atraso de tempo constante em toda a gama de frequências, como se pode observar na Figura 1.

Graças a esta característica única, o PW8001 consegue compensar o atraso de tempo do sensor de corrente, independentemente da frequência medida. Outros sensores de corrente disponíveis no mercado tendem a ser concebidos com foco na baixa defasagem a altas frequências. Consequentemente, estes sensores de corrente não apresentam um atraso de tempo constante em toda a gama de frequências. Isto é ilustrado na Figura 2, que mostra o atraso temporal de um sensor comparável disponível no mercado.

Figura 2: Comparação do atraso temporal

Como o atraso temporal do sensor comparável varia entre 100 ns e 20 ns, é claro que este design torna este sensor inadequado para a correção do desfasamento, uma vez que o analisador de potência não consegue compensar o atraso temporal em todas as frequências que está a medir.

O posicionamento do condutor no sensor de corrente também pode influenciar a precisão da medição. Isto é ilustrado nas Figuras 3 e 4.

Figura 3: Atraso de fase e posição do núcleo do cabo HIOKI CT68

Na Figura 3, todas as curvas estão exatamente uma sobre a outra, mostrando que não há influência no atraso de fase devido à posição do driver.

Os mesmos testes foram realizados com um sensor de corrente comparável e o resultado é apresentado na Figura 4.

Os resultados são muito diferentes. Neste caso, a posição do condutor influencia o atraso de fase a frequências acima dos 100 kHz e afetará a precisão global da medição de potência a altas frequências, tal como acontece com a utilização de semicondutores de SiC e GaN.

Flexibilidade máxima

A crescente complexidade das aplicações energéticas, como as soluções integradas de energia renovável com armazenamento local, ligação à rede e carregamento de veículos elétricos, exige um aumento dos canais de energia para que seja possível analisar o comportamento energético dinâmico de um sistema.

O PW8001, com as suas entradas de energia modulares de 8 canais num único instrumento, a livre escolha dos módulos de entrada de alta tensão U7001 e U7005 e a gama de sensores de corrente excessiva de 20A a 2000A, oferece a possibilidade de compor a sua solução de medição de energia "à medida".