3相および多相システムでの精密パワー測定

課題

DUTと測定デバイスの間の接続は複雑で多様です。特に課題となるのは、中性接続がないシステム（モーターのテストで一般的）や中性測定ポイントが得られないシステムの特性評価です。中性点がない場合、信頼性の高い多相パワー解析はきわめて困難です。

ローデ・シュワルツのソリューション

ZES ZIMMER LMG600 パワーアナライザを使えば、複雑な多相システムの正確な解析をすばやく行うことができます。L6-OPT-SDC スター-デルタ変換オプションにより、中性接続のないシステムの特性評価が容易になり、内蔵標準配線設定（2電力計、スターおよび直接接続）により、手動設定をなくして開発時間を短縮できます。

汎用的な配線に加えて、ZES ZIMMER LMG600 パワーアナライザは、高度な同期によって測定誤差を除去できます。回路の時間遅延を4 ns未満にまで短縮し、物理チャネルの配置を補正することで、すべての相で絶対的なタイミング精度を確保します。

複雑なワークフローをさらに簡素化するために役立つのが、ZES ZIMMER LMG600 パワーアナライザの柔軟なチャネルグループ化です。チャネルを動的にグループ化して、統一的設定とカスタマイズした名前を使用することで、ハードウェアをアプリケーションにシームレスに適合させ、検証時間を短縮できます。

セットアップが複雑な場合でも、ハードウェアの制約がある場合でも、ZES ZIMMER LMG600 パワーアナライザを使えば、個別の確度ニーズに応じてカスタマイズされた高精度の測定ソリューションが得られます。

3相システム向けのさまざまな測定セットアップ

デルタ接続は、中性測定ポイントのない3線システム（3相モーター、トラクションインバーター、産業用オーブン、HVAC伝送ラインなど）向けに設計されています。この方法では、3相全部のパワーを測定できます。スター-デルタ変換は、各相のパワーを計算するために不可欠です。ZES ZIMMER LMG600シリーズは、入力での高いコモンモード除去比（CMRR）により、平衡ハイパワー負荷の精密測定を可能にしています。

直接接続またはスター構成は、4線システムの中性点（グランド）を基準とする位相電圧を測定します。直接接続と異なり、スター構成には

システムの数学的変換が含まれます。どちらの方法も、電力分配インフラや変圧器の特性評価のために重要です。直接接続はスケーラブルで、同様の手法を6相、9相、12相のシステムにも適用できるので、さまざまなハイパワーアプリケーションでの一貫したモニタリングが可能です。

2電力計法（アロン回路）も、位相シフトが120°の対称的3相システムに対するアクティブパワー測定の最適化に利用できます。2つの測定を3相電圧に変換することで、パワーチャネルの数に制限がある場合や、高い解析精度が不要な場合に、効率的なソリューションを実現できます（図1を参照）。

多相解析のための高度なソフトウェア

LMG600シリーズソフトウェアは、複雑な多相測定のタイミング誤差を除去するように設計されています。複数の測定経路とチャネルを同期することで、すべての収集データが正確に同じ時点に対応することを保証し、物理的遅延による測定精度の低下を防ぐことができます。

確度向上のために特に重視されたのが、位相角と力率の誤差です。電圧経路と電流経路では回路の時間遅延が異なる場合が多いので、LMG600

シリーズでは、この差が4 ns未満に抑えられています。この同期により、内部経路長の違いによる結果の歪みを避けることができます。

また、パワーチャネルの物理的配置から生じる遅延も、ソフトウェアによって自動的に補正されます。このようなハードウェアレベルのタイミング差を考慮することで、すべてのアクティブチャネルでシステム精度が向上します。

さらに、ソフトウェアには3線測定法を簡素化する機能もあります。スター-デルタ変換などの組み込みの数学変換により、異なる配線構成が等価回路に変換され、パワー品質解析結果の一貫性が維持されます。

多相アプリケーションのための柔軟なチャネルグループ化

LMG600シリーズでは、同じタイプの連続するチャネルを動的にグループ化することで、システム全体で一貫した構成を実現できます。チャネルのグループ化により、フィルター、高調波計算設定、同期ソースなどの仕様を統一的に適用でき、手動セットアップの繰り返しを避けることができます。

各グループは特定のプロジェクト要件に合わせて詳細に設定でき、ワークフローの最適化に役立ちます。チャネル配列をすばやく柔軟に調整することで、ハードウェアの制約を解消し、ハードウェアをアプリケーションに適合させることができます。

グループにはカスタマイズした名前を付けられるので、組織内での明確さを改善し、設定エラーを減らし、複雑な多相セットアップの管理を容易にすることができます。

アプリケーション

正確な結果を得るには、ソフトウェア設定と物理配線の整合性が重要です。LMG600のセットアップ例をガイダンスとして使用できます。

3チャネル測定

スター配線

システムの中性線がアクセス可能な場合、スター配線が推奨されます。

1. システムを図3のように配線します。
2. "Group Setup" に進みます。
3. "Grouping" を選択します。
4. "Grouping" ボタンをクリックして、"Grouping Editor" に入ります。
5.物理的に接続されたチャネルに対応する3つのチャネルをマージするため、1つの水平矢印を2回クリックします。
6. デフォルト名をクリックして、パワー変換ステップに応じたグループ名を付けます。
7. 対応するグループタブに移動します。
8. "Wiring" を長押しして、"U⅄I⅄" を選択します。

直接配線

変換が不要な場合は、直接配線を選択します。

1. システムを図5のように配線します。
2. "Group Setup" に進みます。
3. "Grouping" を選択します。
4. "Grouping" ボタンをクリックして、"Grouping Editor" に入ります。
5. 物理的に接続されたチャネルに対応する3つのチャネルをマージするため、1つの水平矢印を2回クリックします。
6. デフォルト名をクリックして、パワー変換ステップに応じたグループ名を付けます。
7. 対応するグループタブに移動します。
8. "Wiring" を長押しして、"Direct" を選択します。

デルタ配線

中性接続が使用できない場合、デルタ配線が最善の選択となることがあります。

1. システムを図7のように配線します。
2. "Group Setup" に進みます。
3. "Grouping" を選択します。
4. "Grouping" ボタンをクリックして、"Grouping Editor" に入ります。
5. 物理的に接続されたチャネルに対応する3つのチャネルをマージするため、1つの水平矢印を2回クリックします。
6. デフォルト名をクリックして、パワー変換ステップに応じたグループ名を付けます。

2チャネル測定

2電力計法

高精度よりも使用チャネル数の最小化の方が重要な場合は、2電力計（アロン）法が有効です。

1. システムを図9のように配線します。
2. "Group Setup" に進みます。
3. "Grouping" を選択します。
4. "Grouping" ボタンをクリックして、"Grouping Editor" に入ります。
5. 物理的に接続されたチャネルに対応する2つのチャネルをマージするため、1つの水平矢印を1回クリックします。
6. デフォルト名をクリックして、パワー変換ステップに応じたグループ名を付けます。
7. 対応するグループタブに移動します。
8. "Wiring" を長押しして、"Aron" を選択します。

配線例の概要

まとめ

複雑な多相システムのテストには、測定の有効性のために、絶対的なタイミング精度と、柔軟なハードウェア構成が必要です。LMG600シリーズは、組み込みの配線方法と高度な同期ソフトウェアにより多相アーキテクチャーの解析を高速化する高度な高精度ソリューションであり、開発時間の短縮と、有効で歪みのない結果の入手に役立ちます。