高精度的功率转换效率测量

是德科技能量转换效率测量方法应用指南什么是能量转换效率？效率是对为完成特定任务而投入的时间和精力的有效性评估。

如果此任务是将一种形式的能量转换为另一种能量，那么转换效率指的是能量转换的实施效果。

对于电力转换过程而言，效率的测量方式为输出功率（单位为瓦特）除以输入功率（单位为瓦特），用百分比表示。

在电力电子学中，使用希腊字母（η）来表示效率。

参见图 1。

理想的电力转换过程的效率为 100%。

但是，达到 100% 的效率是不可能的，因为所有真实的电子器件均会以热能的形式损失部分能量。

部分输入功率用于能量转换过程本身，因此输入功率不会完全转换为输出功率。

因此，效率必定小于 100%。

Power out (W)Efficiency(%)x100Power in (W)=η=图 1. 效率（η）是用输出功率（单位为瓦特）除以输入功率（单位为瓦特）所得结果的百分比。

能量转换效率为什么重要？显而易见，能量转换效率越高，损耗的能量就越少。

能量损耗会产生诸多成本：资金，因为我们为消耗的能源付费；时间，因为我们必须更频繁地为电池供电设备充电；产品尺寸，因为能量损耗所产生的热量必须得到恰当消散；以及环境污染，因为需要产生更多能量来补偿损耗的能量。

为降低与能量转换过程相关的成本，工程师投入大量精力以期尽量提高转换过程的效率。

国际标准对交流电源供电的家用电器的功耗水平进行了限制。

例如，在美国，美国能源部（DOE ）规定了能源效率标准，要求产品必须符合这些标准。

此外，“能源之星”计划还督促各厂商自愿遵循比 DOE 标准更为严苛的标准。

此类计划突出了合理设计能量转换过程的重要性，此类设计能够减少能耗和提高效率。

另外，HEV/EV （混合动力电动汽车/电动汽车）市场的快速发展，以及车辆电气化程度的日益提高，推动着对提高能量转换技术效率的需求不断高涨。

所有这些发展趋势，促使您需要合理测量和管理自身设计的功耗情况。

如何测量能量转换效率？由于能量转换效率实际上就是两个功率测量值的比例，因此效率测量方式实际上就是功率的测量方式。

日本横河 WT1800 高精度功率分析仪集成多种功率测量基本功率精度：±0.1%DC 功率精度：±0.05%电压/电流带宽：5MHz *1 （‐3dB，典型值）采样率：约 2MS/s（16 位）输入单元：最多 6 个电流测量：100μA~55A*1：不包括50A输入单元的直接电流输入创新功能提升测量效率电机、变频器、照明装置、EV/HEV、电池、电源、飞行器、新能源、功率调节器测量：高精度、宽量程、快速采样、同步进行谐波测量·电压和电流频率带宽 5MHz(-3dB，典型值)随着开关频率的加快，要求的测量频率范围也越来越宽。

WT1800提供比之前量程宽5 倍的 电压和电流频率带宽(5MHz)，能够更正确地捕捉快速切换的信号。

·将视在功率的低功率因数误差降至 0.1%(前一型号的 2/3)*1在低功率因数下，功率因数误差是保证高精度测量的重要元素之一。

除了高达±0.1%的基本 功率精度外，WT1800还将功率因数误差(0.1%)降低到了前一型号的 2/3。

·宽电压和电流量程允许直接输入直接输入测量信号可测量使用电流传感器难以测量的微小电流。

WT1800 提供 1.5V到1000V(12 个量程)的电压直接输入范围，以及 10mA到 5A(9 个量程)或 1A到 50A(6个量程) 的电流直接输入范围。

·0.1Hz 低速信号功率测量和最快 50ms 的高速数据采集频率下限从之前的 0.5Hz 降低至 0.1Hz(比前一型号低 5 倍)，可满足低速信号的功率测量要 求。

不仅如此，数据更新率可达 50ms 的高速数据采集性能得以延续。

除了常规测量数据， 还可同时测量并保存高达 500次的谐波数据。

可以在从 50ms 到 20s 的 9 个选项中选择数据 更新率。

*2 数据更新率为50ms时，最高可测量100次谐波。

·可选择特定电压和电流量程宽广的电压和电流输入范围具有扩展测量应用范围的优势。

高精度LCR测量仪V1.0说明一、概述：很多电子制作需要知道元件的参数。

由于元件没有标称技术参数。

比如，需要知道谐振器件、检波器件、天线、耳机、变压器等器件的电抗特性。

其中，高频参数可以使用Q表解决问题，而低频参数Q表难以测定。

为了解决这个问题，只有LCR测量仪能够胜任。

²设计目标：1、能够准确测量电抗器的L、C、R，精度优于0.5%，如果进行人工逐档校准，精度优于0.3%2、取材容易，电路简洁，易于制作，成本应适当控制。

使之具有更强的业余DIY价值及研究价值，并通过设计、DIY学习到LCR电桥的相关细节、原理。

²本LCR表的基本特性AD转换器的字数：约1000字，采用了过采样技术，有效分辨力约为2000字测量方法：准桥式测定，测量原理类似于比例法测电阻。

主要测量范围：1欧至0.5兆欧，精度0.5%（理论），阻抗实测比对，均未超过0.3% 有效测量范围：2毫欧至10兆欧，最小分辨力1毫欧串联残余误差：2毫欧，低阻测量时此误差不可忽略并联残余误差：50M欧，高阻测量时此误差不可忽略Q值误差：±0.003（Q<0.5），Q/300（Q>2，相对误差，简易算法），其它按0.5%左右估算D值误差：±0.003（D<0.5），D/300（D>2，相对误差，简易算法），其它按0.5%左右估算注意：Q = 1/D测试信号幅度：峰值200mV（100Hz），180mV（1kHz），140mV（7.8kHz）电感：0.02uH分辨力，测量范围0.1uH至500H，超出500H未测试（因为我没有更大的电感器）。

电容：分辨力与夹具有关。

夹具好的话，分辨0.1pF或0.05pF，不屏蔽只能分辨到0.2pF，甚至只有1pF。

上限测量，没有测试，只测过10000uF电容，手上没有更大的电容。

实测误差，比上述精度指标好许多。

本表基准源：分别为4个基准电阻，一个时间基准。

1、LIV测试的目标LIV（或PIV）是一种广泛用于光电材料、芯片、器件性能评估的测试。

多数情况下，LIV测试环境中，除了光功率、电流、电压测试，设计人员和测试人员还会利用已搭建的系统，加入温控和光谱测量的项目。

通过对这些被测件的光功率、激励电流/电压、光谱，以及上述参数随温度的变化，经过计算和数据/图像处理，可以获得很多关键参数和图表，包括：直接参数可以直接读取或获得的测量值，如：工作电压；工作电流；光功率（通过探测器光电流标定参数）；背光电流（如果有背光探测器）；峰值波长；边模抑制比；温度等间接参数需要计算分析获得的激光参数，如：阈值电流；输出Kink（非线性）；斜效率；转化效率；半高宽；等效电阻；结温等可视图表包括：L-I-V曲线（包括P-I、I-V、I-转换效率等）；波长-I曲线；波长-温度曲线；功率-温度曲线；工作电压-温度曲线；其它需要的多维视图等典型的LIV结果绘图2、LIV测试的系统搭建要素LIV测试需要根据被测件参数的不同，搭建相应的测试系统。

这些需纳入考虑的要素包括：激励信号的接入方式如果被测件是wafer或裸芯片，需要探针台；如果是经过封装的器件，需要相应的测试夹具（治具）。

典型的cos封装VCSEL阵列测试夹具温控方式无论是外部控温，还是被测件内部的TEC温控，都需要在搭建系统时考虑。

通常情况下，高温相对较为容易；0℃以下的温控，特别是-40℃这种极限温度下时，由于需要避免结霜和考虑收光等因素，实现起来相对较繁琐。

激励源大部分的LIV测试中，被测件都采用的电流激励。

需根据激励的特性，如CW还是QCW、激励电流的大小、电流扫描的范围和精度等因素来选择激励源。

光功率测试部分被测件带有尾纤，可以用光功率计来直接测量；其它类型的被测件发出的光信号都需要经过积分球均匀化后，使用测试探测器光电流的方式来确定光功率。

光电流测试，需要根据电流测试的精度，选择合适的电流表来完成。

电压测试由于这个测量项对转化效率的精度影响显著，所以要考虑精确测试光器件工作电压的方法。

电机性能测试系统配置方案测试系统简述：磁滞测功机、磁粉测功机或电涡流测功机、伺服测功机及相关配套仪器等组成。

电机性能测试系统是测试电机性能的专用测试设备，系统采用了高精度的电量传感器和高精度的JC 型转矩转速传感器，可满足各种型号、各种不同等级电机•的电压、电流、频率、输入功率、功率因数、转速、转矩、输出功率、效率等进行精确测量的要求。

系统测试精度高、重复性好、运行稳定性强、并行效率高、使用寿命长、工作简便。

能对电机进行空载特性、负载特性测试，具备手动与自动两种控制方式，手动控制方式即脱开计算机系统测试，自动控制方式即由计算机控制测试。

自动测试系统随机提供全中文配套软件，能显示和打印输出特性曲线和数据：n = f （U、I、P1、COS ©、M、P2、n）M = f （U、I、P1、n、COS ©、P2、n）能测试和显示以下数据：被测电机的输入电压、电流、输入功率、转矩、转速、输出功率、效率，能显示和打印输出测试数据和负载特性曲线（PDF 格式导出），输出格式有多种可选择。

系统配置有磁滞测功机、磁粉测功机、电涡流测功机、智能测功机控制器、直流电参数、单相电参数、三相电参数、电机测试系统柜、电机专用测试软件、电脑打印机及工装夹具等。

具体相关配置： 1 、基础配置：电参数测量仪（直流电参数、单相电参数、三相电参数）测功机、夹具、工装；2、实用配置：电参数测量仪（直流电参数、单相电参数、三相电参数）测功机、夹具、工装、电机性能测试软件；3 、智能配置：电参数测量仪（直流电参数、单相电参数、三相电参数）测功机、夹具、工业控制计算机、打印机及电机性能测试软件、电机测试系统柜（立式或卧式）。

、测功机基本参数：（选配测功机）：测功机实物图、测功机控制器、、测功机控制器、、测功机控制器、电机测功机参考图转矩：35-350 （N.m ）转速：0-1500 （r/mi n）连续运行功率：12000 （W）外形尺寸长-宽-高：1200-460-480 （mm）中心高：200 （mm）重量：150 （Kg）5min 运行功率：14000 （W）转矩精度：土0.5% 转速精度：0.2%注意：一台测功机不可能完成所有电机产品规格的检测，可按电机产品分档，选择多台测功机，而配套仪器、软件部分均为通用的。

高精度自动化测量仪器的设计与实现在当今科技飞速发展的时代，高精度自动化测量仪器在各个领域中发挥着至关重要的作用。

从工业生产中的质量控制，到科学研究中的数据采集，再到航空航天等高端领域的精密测量，都离不开高精度自动化测量仪器的支持。

本文将详细探讨高精度自动化测量仪器的设计与实现。

一、高精度自动化测量仪器的需求分析在设计高精度自动化测量仪器之前，首先需要对其应用场景和需求进行深入分析。

不同的领域和任务对测量仪器的精度、速度、量程、稳定性等方面都有着不同的要求。

例如，在工业生产中，对于零部件的尺寸测量，可能需要达到微米级甚至纳米级的精度，同时能够快速完成大量样本的测量，以提高生产效率。

而在科学研究中，对于一些物理量的测量，如微弱电流、微小位移等，可能更注重测量的灵敏度和分辨率，以及对复杂环境的适应能力。

此外，还需要考虑测量仪器的使用便捷性、可维护性和成本等因素。

只有充分了解这些需求，才能为后续的设计工作提供明确的方向。

二、高精度自动化测量仪器的关键技术（一）传感器技术传感器是测量仪器的核心部件，其性能直接决定了测量的精度和可靠性。

目前，常用的高精度传感器包括激光位移传感器、电容传感器、电感传感器等。

这些传感器具有高分辨率、高灵敏度和良好的线性度等优点。

同时，为了进一步提高传感器的性能，还需要采用先进的制造工艺和材料，如微纳加工技术、新型敏感材料等。

此外，多传感器融合技术也是提高测量精度和可靠性的有效手段，通过将不同类型的传感器组合使用，可以充分发挥各自的优势，弥补单一传感器的不足。

（二）数据采集与处理技术高精度测量往往会产生大量的数据，如何快速、准确地采集和处理这些数据是一个关键问题。

数据采集系统需要具备高速采样、高精度模数转换和强大的数据传输能力。

在数据处理方面，采用数字滤波、误差补偿、信号分析等算法，可以有效地去除噪声、提高测量精度和稳定性。

同时，利用人工智能和机器学习技术，对测量数据进行智能分析和预测，也能够为测量过程提供更好的支持。

如何精确测量电机工作效率并进行调整电机是现代工业中广泛使用的一种电气设备，而电机的工作效率则关系到整个工业系统的能源消耗和生产效率。

因此，精确测量电机工作效率并进行调整至关重要。

本文将介绍如何准确测量电机工作效率以及如何进行调整的方法和步骤。

一、测量电机工作效率的方法1. 间接法测量间接法是利用电机的输入功率和输出功率之间的关系来计算电机的效率。

具体步骤如下：首先，测量电机的输入功率：通过测量电机的电流和电压，并利用功率公式P=UI计算电机的输入功率。

然后，测量电机的输出功率：通过测量电机的负载转矩和转速，并利用功率公式P=τω计算电机的输出功率。

最后，计算电机的工作效率：将输出功率除以输入功率，并乘以100%，即可得到电机的工作效率。

2. 直接法测量直接法是通过实际测试电机的机械输出功率和电气输入功率，直接得到电机的效率。

具体步骤如下：首先，使用测力计或扭力传感器测量电机的输出转矩。

然后，使用转速传感器测量电机的转速。

接下来，使用功率仪表测量电机的输入功率。

最后，计算电机的工作效率：将输出功率除以输入功率，并乘以100%。

二、调整电机工作效率的方法1. 确定电机工作点调整电机工作效率的第一步是确定电机的工作点。

根据具体的工况要求和负载特性，确定电机在何种转速范围内运行效率最高。

2. 优化电机运行参数根据电机的工作点，可以进行以下方面的优化，以提高电机的工作效率：- 电机传动系统的优化：确保电机与负载之间的传动系统有效且无过多的能量损失。

- 控制电机的负载：合理控制电机的负载范围，避免发生额外的能量损失。

- 选择高效的电机：如果需要更高的效率，可以考虑使用高效率的电机。

3. 正确配置电机的控制参数电机的效率还受到其控制参数的影响。

因此，正确配置电机的控制参数是提高电机工作效率的关键。

- 确保控制器的额定电流适当：过大或过小的额定电流都会导致电机效率的下降。

- 调整控制器的响应时间：控制器响应过快或过慢都会影响电机的效率。