炎炎夏日,如何应对电动车高频电抗损耗测试?

1背景

 

上图为各国的 EV,PHV(PHEV),FCV 系统的例子。在 EV、PHV(PHEV)、FCV 中,配备 了数不清的 AC/DC、DC/AC 以及逆变器部件。

 

2电抗器的重要性

在这些Converter几乎都会有电抗器或变压器。

而这些电抗器往往会带来热量损失。假设如下情况:

DC/DC使用,电抗器效率99%的情况下,100kw的电源电抗器发热1kw。如果能减少20%的散热,可以降低多少散热成本,能减少多少内部的空间,能提高燃效吗?

DC/DC转换器和AC/DC转换器的效率提升,电抗器的散热结构的小型化,对汽车来说是非常重要的内容。但是,高频的电抗器和变压器的损耗测定非常困难,难以正确的测定。

 

3电抗器测试的难点

上图为用于测量损失的结构图。

测量电抗器两端的电压和流入电抗器的电流,算出有效电流。这个有效功率就是电抗器的损失。由于一些高频分量的存在,传统的功率计无法测量,只能用示波器和高带宽差分探 头+电流探头来测量。需要仪器有在高频,低功率因素下精确测试的性能。

电抗器损耗的直接测试方法:

电抗器的损耗=有功功率

 

4测试例子

 

5相位误差对于电抗器损耗的影响

负载的种类与电流电压相位的关系图。

相位与有功功率的误差。

 

开关频率附近的相位误差是最重要的。

 

6电抗器损耗的测试方法

  • 开关频率的 3-7 倍的测试带宽

  • 振幅平稳

  • 电压电流的相位误差几乎为零

    (电压跟电流的相位误差在±0.1°以内最为理想) 特殊的电流传感器应对电抗器测试

a.不易受导体位置的影响

b.全频带的相位补偿功能

更高性能的 AC/DC 电流直接单元 PW9100

  • 50Arms额定输入

  • DC~3.5MHz宽频带

  • 高精度

    DC ±0.02%rdg.±0.007%f.s.

    AC ±0.02%rdg.±0.005%f.s.

  • CMRR 120dB (100kHz)

到500kHz也能实现平滑的特性,让100kHz开关频率的电抗器损耗测试变为可能。

 

7实测数据

小型电抗器的电压电流相位差测试比较,电流直接单元到500kHz下仍与LCR一致。有DC波形重叠的场合,PW6001与PW9100组合的DC精度高,测试值最能接近真实值。

 

8总结

PW6001+HIOKI的电流传感器可以满足高带宽,大电流的电抗器损耗测试同时具有较好的抗干扰能力和测试精度。

来源:网络

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