Pruebas de eficiencia de potencia

Los desafíos de las pruebas de eficiencia de potencia

Aplicaciones como el suministro de potencia para centros de datos de IA , la conversión de potencia de los vehículos eléctricos (EV) , los inversores de energía renovable, así como los controladores de motor exigen una eficiencia cada vez mayor en condiciones de funcionamiento más amplias. A medida que los objetivos de eficiencia se aproximan y exceden el 98-99%, la propia incertidumbre de medición se convierte en un gran desafío.

Para realizar pruebas de eficiencia energética, es necesario medir la potencia real. Sin embargo, medir la potencia real en un sistema de corriente alterna es cada vez más difícil, ya que los convertidores de potencia modernos generan formas de onda altamente dinámicas y distorsionadas, las cuales contienen armónicos de conmutación, rizado, transitorios rápidos y comportamiento de corriente no lineal. Por lo tanto, las mediciones de potencia de bajo ancho de banda tradicionales no son suficientes para capturar el comportamiento real del sistema.

Entre los principales desafíos tenemos:

• Al utilizar osciloscopios para medir la eficiencia, el voltaje, la corriente, así como el skew de canal a canal deben estar perfectamente sincronizados.
• Unos dv/dt y di/dt elevados crean voltajes en modo común que se acoplan en los trayectos de medición, lo que ocasiona, offsets, sobreimpulsos y potencias falsas. Los bucles de tierra, los cables largos, así como una mala ubicación de la sonda puede influir de manera determinante en el presupuesto de errores, especialmente en el lado del semipuente o en los nodos no referenciados.
• En cargas ligeras, las pérdidas absolutas son pequeñas, pero la incertidumbre relativa es elevada. El offset del sensor, la cuantificación del convertidor A/D, las fugas, la potencia auxiliar de polarización, y el consumo del ventilador y del sistema control pueden dominar las señales medidas. Muchas afirmaciones acerca de una «eficiencia pico del 99%» son muy difíciles de validar al 10% sin antes haber realizado configuraciones muy minuciosas.
• Tanto las pérdidas como el sistema RDS(on), así como los campos magnéticos y la resistencia serie equivalente de los condensadores varían con la temperatura. Sin equilibrio térmico, y un ambiente/accesorio de fijación definido, la repetibilidad sufre.
• Las pérdidas de potencia dependen en gran medida de la temperatura. Sin equilibrio térmico, condiciones ambientales controladas y configuraciones del accesorio de fijación repetibles, las mediciones de eficiencia pueden desplazarse considerablemente entre ejecuciones.

Soluciones de alto rendimiento para pruebas de eficiencia energética

Rohde & Schwarz proporciona soluciones de T&M completas para las pruebas de eficiencia energética, a fin de apoyar a los ingenieros desde la depuración en etapas tempranas hasta la conformidad y la validación finales.

Ofrecemos:

• Analizadores de potencia de gran precisión para pruebas de validación, cumplimiento y de convertidores de final de la línea de producción
• Osciloscopios multicanal de gran ancho de banda con excelentes funciones de adaptación de canales y deskew para un análisis preciso de la conmutación
• Sondas para mediciones de eficiencia precisas, incluso en aplicaciones WBG (semiconductor con amplia brecha de bandas)
• Opciones de software de análisis de potencia especiales como la K31 y la K333, que aceleran la caracterización de la eficiencia a lo largo de todo el ciclo de diseño
• Funciones de disparo digital y de zona de vanguardia que capturan eventos transitorios a lo largo del trayecto de conversión de potencia lo que facilita la depuración y visualización de señales para simplificar la depuración