固态变压器（SST）中三相变流器系统的测量

客户简介

某能源类客户，自成立以来约20年，是一家专注于新能源电源设备研发、生产、销售和服务的企业。作为一家国家重点高新技术企业，业务覆盖全球 180 多个国家和地区，是新能源发电设备领域的重要企业之一。

客户Q&A

Q:为了把握SST系统的整体效率，需要对系统内部三相变流器的输入/输出功率、效率进行多通道高精度测量，该三相变流器额定功率为120kw，是否有测量方案？

A:推荐使用功率分析仪，搭配对应传感器即可完成整机输入/输出功率和效率的同步测量。日置功率分析仪支持至多8ch，良好对应了多种工况和接线方式的功率和效率测试。

Q:变流器内部配备多个电抗器，用于滤波和谐振等功能。同时，电抗器往往是电抗器系统中损耗占比较高的无源器件之一，即使通过LCR测试仪在静态下进行测试，也难以预估其实际工况下的损耗情况。若能够精确的测量电抗器损耗，就拥有了权衡其“体积”和“效率”的依据，这对于追求高功率密度的SST应用尤其重要。

A:采用功率分析仪 PW8001 搭配高带宽高精度电流传感器CT6904A对每相进线电抗器进行高精度损耗测量。该变流器在拓扑与功率等级上与固态变压器（SST）的输入整流级高度同源，因此该测量方法可作为SST 研发测试领域的一套可复用方案。

功率分析仪PW8001

准确评估功率转换效率。功率基本精度±0.05％，采样率18bit。8 个通道可自由搭配2种输入单元➀来构建适合的测量系统。其中输入单元U7005的功率测量基本精度0.03%，最大输入电压1000 V （±2000 V peak），测量频率带宽0.1Hz~5MHz。

PW8001

AC/DC高压分压器VT1005

搭配功率分析仪使用的高压分压器，最大输入5000V（*1），CAT II 2000V、CAT III 1500V。即使0.1%量级的效率提升效果也能评估，测量精度±0.08% (DC)， ±0.04% (50/60Hz)，±0.17% (50 kHz)，测量带宽DC~4MHz（-3dB）。

VT1005

电流传感器CT6904

同时具备高精度和高带宽的闭口型电流传感器，最大可测量AC/DC 800A，系列振幅特性: DC～最高4 MHz，基本精度（DC时 ±0.030% rdg. ±0.009% f.s. ；45 Hz ≤ f ≤65Hz时 ±0.025% rdg. ±0.009% f.s. , ±0.08°）。与功率分析仪PW8001以及输入模块U7005搭配使用时，组合精度可达±0.057%

CT6904

①两种输入单元分别是2.5MS /s输入单元U7001以及15MS /s输入单元U7005，具体参数请至日置官网查询。

实测回顾

该测试共使用7个通道。效率测试上，该变流器的结构为三相 AC 1100V 输入 / DC 700V 输出，使用4个通道进行测试，另使用3个通道分别测试每一相的电抗器电流，测试电抗器损耗。通过一台功率分析仪PW8001即可同时完成所需要的测试内容。

电抗器损耗测试关键：正确测试相位

准确测量电抗器损耗的关键是获取正确的相位，一般的电流传感器在 10 kHz 附近相位便会产生明显延迟。因此要把握所用电流传感器的相位特性，通过功率分析仪正确补偿电流传感器的相位特性进行测量。PW8001读取支持自动相位补偿功能的电流传感器数据自动补偿相位误差进行测量,这样就能够在宽测量带宽中进行低相位误差的功率测量。

电流传感器的相位矫正效果

测试条件:开关频率100kHz，转速800rpm 对逆变器效率影响11%

测试结果

*上述数据仅测试示意图，非客户端实际测试结果

案例衍生

将功率计和功率分析仪系列产品集成于测试台架，轻松应对各类OBC性能测试

固态变压器用电力电子器件（如 SiC、GaN）和高频变压器取代传统变压器依赖的工频铁芯 + 绕组结构，因此最直观的区别是体积和重量大幅缩小。同时集成了多级交直流变换，能主动调节电压和功率因数、实现双向功率流动、隔离故障并改善电能质量，相当于“变压器 + 智能变流器” 二合一。当前主要应用在新能源并网（光伏 / 风电）、电动汽车大功率快充与车载充电（OBC）、轨道交通牵引、智能电与储能、数据中心供电等行业，是新能源和电力电子化趋势下的关键技术方向。

电抗器的其他相关测试

电抗器工作状态下的热流和温度测试方案LR8450

使用数据采集仪LR8450对工作状态下的电抗器表面进行多点温度测试