Neuer Präzisions-Leistungsanalysator für kV-Messungen

Yokogawa Test & Measurement stellt mit dem WT1500 seinen neuesten Präzisions-Leistungsanalysator vor. Mit einer Messgenauigkeit von bis zu ±0,038 Prozent bei DC sowie 50/60 Hz und Direktspannungseingängen bis 2.000 V DC und 1.500 V AC erweitert der WT1500 die Einsatzmöglichkeiten der WT-Serie für anspruchsvolle Anwendungen, die präzise Leistungsmessungen bei höheren Spannungen erfordern.

Ferner können jetzt Encoder- und Resolver-Signale direkt im WT1500 erfasst und für Motorevaluierungen verwendet werden. Damit ist keine externe Synchronisierung mehr nötig, was den Messaufbau vereinfacht. Gleichzeitig verbessert die zeitsynchrone Erfassung aller relevanten Signale im WT1500 die Datenkonsistenz und erhöht die Aussagekraft der Motoranalyse.

Bis zu vier Leistungsmesskanäle in einem kompakten 2HE-19-Zoll-Gehäuse ermöglichen eine einfache und platzsparende Integration in Prüfstände und automatisierte Testsysteme. Dank der neuen Synchronisationsfunktion können bis zu fünf WT1500 Leistungsanalysatoren über Lichtwellenleiter zu einem Messsystem mit insgesamt 20 Leistungsmesskanälen kombiniert werden. Ein Master-Gerät übernimmt dabei die Konfiguration der Sub-Units und konsolidiert die Messdaten für den zentralen Abruf. So lassen sich auch komplexe Mehrkanal-Messaufgaben effizient und zeitsynchron realisieren.

Mit seiner Kombination aus hoher Messgenauigkeit, flexibler Skalierbarkeit und einfacher Systemintegration über Ethernet, USB sowie CAN-/CAN-FD-Schnittstellen bietet der WT1500 eine zukunftssichere Plattform für anspruchsvolle Entwicklungs-, Validierungs- und Produktionstests. Anwender profitieren von einer leistungsstarken Lösung für komplexe Messaufgaben in den Bereichen Elektromobilität, erneuerbare Energien und moderner Leistungselektronik.

Entwicklungshintergrund

Das anhaltende Wachstum in der Elektromobilität und bei erneuerbaren Energien erhöht den Bedarf an präzisen und skalierbaren Messlösungen. Gleichzeitig arbeiten Antriebssysteme, Energiespeicher und Leistungselektronik zunehmend mit Spannungen im Kilovolt-Bereich und stellen damit neue Anforderungen an die Messtechnik.

In klassischen Prüfaufbauten sind hierfür häufig externe Spannungsteiler erforderlich. Diese bringen zusätzliche Messunsicherheiten in die Messkette ein und erhöhen den Installations- und Verdrahtungsaufwand. Auch Wirkungsgradmessungen an Elektromotoren werden aufwendiger, wenn Leistungs- und Resolver-Signale separat erfasst und anschließend auf einem PC synchronisiert werden müssen.

Mit dem WT1500 stellt Yokogawa Test & Measurement eine kompakte Lösung bereit, die diese Anforderungen gezielt adressiert. Der neue Leistungsanalysator ermöglicht direkte Spannungsmessungen bis 2.000 V DC und 1.500 V AC, unterstützt die Erfassung von Encoder- und Resolver-Signalen für Motoranalysen und vereint die erforderliche Funktionalität in einem platzsparenden Design mit 2 Höheneinheiten für die 19-Zoll-Rack-Montage bei gewohnt hoher Messgenauigkeit.

Damit vereinfacht der WT1500 den Messaufbau, reduziert den Bedarf an zusätzlicher Peripherie und unterstützt effiziente Entwicklungs-, Validierungs- und Produktionstests in den Bereichen Elektromobilität, erneuerbare Energien und Leistungselektronik.

Hauptmerkmale

1. Hohe Messgenauigkeit & direkte Spannungsmessung im kV-Bereich

Der WT1500 tastet den Strom- und Spannungspfad in jedem Leistungsmodul mit jeweils einem A/D-Wandler mit 2,5 MS/s (16 bit) ab und bietet dem Anwender eine garantierte Leistungsmessgenauigkeit von bis zu ±0,038 Prozent (DC, 50/60 Hz). Damit ist der WT1500 der Leistungsanalysator mit der höchsten DC-Messgenauigkeit aus der Yokogawa WT-Serie.

Abhängig von der Anwendung, kann der Anwender zwischen zwei Leistungsmodulen wählen:

• High Voltage Module (HV)

• Wide Bandwidth Module (WB)

Das High Voltage Module (HV) ermöglicht Direktmessungen von Spannungen bis 2.000 V DC und 1.500 V AC und eignet sich damit beispielsweise ideal für die Messungen an Leistungsumrichtern (PCS) und Energiespeichersystemen (ESS).

Das Wide Bandwidth Module (WB) unterstützt direkte Spannungsmessungen bis 1.000 V RMS und bietet Wirkleistungsmessungen bis zu 1 MHz. Damit eignet es sich besonders für die Analyse von hochfrequenten Kurvenformen, welche unter anderem durch schnell schaltende Leistungselektronik in modernen xEV-Antrieben und Inverter-Systemen entstehen.

Für die Messung von Strom ist in jedem Leistungsmodul ein Sensoreingang verbaut, an welchem hochpräzise Nullfluss-Stromwandler zur Messung von Primärströmen bis 2.000 A oder Stromzangen mit einem ±5 V Spannungsausgang direkt angeschlossen werden können. Die integrierten Netzteile im WT1500 ermöglichen die Stromversorgung von Nullfluss-Stromwandlern (±15 V) oder Stromzangen (±12 V) und machen damit externe Wandler-/Sensorversorgungen überflüssig. Auch die Strommessung wird dadurch deutlich einfacher, denn es wird lediglich der Stromwandler mit einem Verbindungskabel benötigt. Durch die eingesparte externe Stromversorgung bleibt zudem mehr Platz im Prüfschrank.

2. Platzsparendes Design und skalierbare Systemintegration

Im kompakten 2HE-Design (für 19-Zoll-Rack) des WT1500 mit einer Bauhöhe von circa 88 mm können bis zu vier Leistungsmodule sowie bis zu vier Motorauswertungen implementiert werden.

Abhängig von der Anzahl der benötigten elektrischen Kanäle, werden bis zu fünf WT1500 Präzisions-Leistungsanalysatoren und damit bis zu 20 elektrische Leistungsmessungen via Lichtwellenleiter synchronisiert.

Durch die Lichtwellenleiter sind die Sub-Units ideal neben dem Prüfling platzierbar, während die Messdaten optisch und damit robust beispielsweise gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen an das Master-Gerät übertragen werden.

Über den Master WT1500 Präzisions-Leistungsanalysator können die Messergebnisse anschließend über Ethernet (VXI-11, TCP/IP, Modbus, UDP), USB aber auch CAN-/CAN-FD-Busse in die automatisierte Prüfstandssoftware übermittelt werden.

Darüber hinaus lassen sich die mit dem WT1500 erfassten elektrischen und mechanischen Messdaten mithilfe des Precision Time Protocols (PTP, IEEE 1588) mit externer Hardware, beispielsweise einer Temperaturerfassung, synchronisieren.

Ein kompaktes Frontbedienfeld, der integrierte Webserver sowie die Möglichkeit, einen externen Touch-Monitor an die frontseitige USB-Schnittstelle anzuschließen, erleichtern die Parametrierung des Leistungsanalysators und ermöglichen auch den Einsatz als eigenständiges Messgerät.

3. Resolver- und Encoder-Messungen

Neu und besonders hervorzuheben ist, dass für Motorevaluierungen und die Erfassung mechanischer Größen nun auch Resolver-Signale direkt ausgewertet werden können. Während klassische Leistungsanalysatoren überwiegend Impulse eines Encoders unterstützen, ermöglicht der WT1500 eine genaue Winkel- und Positionsbestimmung in Echtzeit ohne zusätzliche Signalaufbereitung. Anwender können im Bestellprozess festlegen, ob Encoder- oder Resolver-Eingänge integriert werden sollen. Auch Mischkonfigurationen sind möglich, sodass sich unterschiedliche Prüfanforderungen flexibel abbilden lassen.

Zielmärkte

• Elektromobilität

• Erneuerbare Energien einschließlich Leistungsumrichter (PCS) und Energiespeichersysteme (ESS)

• Batterietechnologie

• Leistungselektronik

Ideal für die Leistungs- und Wirkungsgradanalyse von:

• Hybrid- und Elektrofahrzeugen

• Antriebssystemen

• E-Motoren, Frequenzumrichtern

• Bahnantriebstechnik

• Windkraftanlagen

• Photovoltaik-Wechselrichtern

• Flugzeugversorgungssystemen

• Haushalts- und Bürogeräten

• Pumpen- und Lüftungssystemen