B-1 待機電力および高調波電流の評価方法 アプリケーション・エンジニア 宮崎 強 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 本日の内容 待機電力測定の概要 待機電力の測定方法 高調波電流の規格 高調波電流のプリコンプライアンス・テスト PA1000型パワーアナライザの特長 まとめ 2 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム パワー・エレクトロニクスの評価ソリューション Tektronix PA1000型パワー・アナライザ Tektronix オシロスコープとパワー・プローブ Input Filter Switch Transformer Rectifier & Filter VI VOUT N PWM Feedback Control Circuit Tektronix MDO4000B Keithley パラメトリック・カーブ・トレーサ、ソース・メータ ／SMU 3 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力の概要と測定方法 4 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム １．待機電力（Standby Power） 待機電力とは ⁻ 電気製品がオフまたは待機モードになっている時に消費される電力 ⁻ Energy Star、Eco Directive、省エネラベリング制度／トップランナー制度では、 待機電力の低減も要求されている ⁻ EN62301 Ed2規格で待機電力の測定方法が定義されている ⁻ EN62301 Ed2 はCEマーキングに必要なEN50564の参照規格にもなっている 5 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力測定の課題 小さい電力、電流の測定 低負荷での電流波形は歪んでおり、高いクレスト・ファクタとなる 待機状態では力率が小さい 力率 ＝ 有効電力 ÷ 皮相電力 待機状態では、電源のスイッチングがバースト・モードの場合がある 6 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力測定の接続 微小電流測定のため、電圧測定系に流れる電流も無視できない 7 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力測定に必要な条件 ライン電圧、周波数が±1%内で安定していること 13次までのTHC（Total Harmonic Content）が2%以下であること 電圧のクレスト・ファクタが1.34～1.49であること 以上の3条件を満足できない環境の場合はプログラマブルAC電源が必要 待機電力測定において、 電流のクレスト・ファクタ3以上、できれば10の波形でも測定できること 微小電流、微小電力の測定ができるパワー・アナラーザを使用すること ⁻ 1mW以上の分解能、10mA未満のレンジが必要 漏れの無い連続サンプリングができること 毎秒1回以上のレートによる測定電力値の記録ができること 選択した時間でのアベレージングができること 8 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 測定の不確からしさ IEC62301 Ed2規格では、パワー・レベル、波形の歪み／位相シフトの両方を もとに、“測定の不確からしさ”U（Uncertainty）を定義 パラメータとして、測定電力とMCR（Maximum Current Ratio）を使用 MCR ＝ クレスト・ファクタ ÷ 力率 許容される最大の“測定の不確からしさ”U（Uncertainty）を満足する条件 で測定 9 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 測定の不確からしさの許容範囲 10 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム ２．待機電力測定方法 平均読み取り法 ⁻ 前のバージョンの規格（Ed.1)で使用されていた方法の改良バージョンで すが、適用できる条件（モード）に限定あり ⁻ 10分間以上の平均電力測定を連続して2回行う ⁻ 2回の測定における電力の変化率（mW/h）を計算し、１W以下の製 品では10mW/h未満、1W超の製品では1%未満であることを確認 ⁻ 30分間の測定でも変化率を満足できない場合、この方法は使用不可 サンプリング方法 ⁻ IECにより推奨されている方法で、全ての製品モードに適用できる ⁻ 15分間以上測定し、“測定の不確からしさ“の許容範囲内に測定確度が 収まっていることを確認する ⁻ 測定安定度を電力測定の最小二乗法による線形回帰で求め、 １W以 下の製品では、その傾きが10mW/h未満、1W超の製品では1%未満で あることを確認 ⁻ 最初の3分の1の期間（5分間）のデータを捨て、残りの3分の2の期間の 平均電力を測定 11 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力測定のセットアップ （またはLAN、GPIB） PA1000型 パワーアナライザ 12 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力測定のための準備 スタッカブル・安全バナナ・ケーブルをブレークアウト・ボックスの電流コネクタに接続 突入電流や通常動作電流 をバイパスするために ケーブルを短絡する 13 被測定製品の電源ケーブルを接続 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機モードに入ったことを確認後 短絡を解除する（シャントを切り替える 時は再度短絡する） PWRVIEWソフトウェア AddボタンでPA1000を追加 （使用していない機器はRemoveで削除） 使用機器にチェックを入れ、Connectをクリック 14 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム PWRVIEWソフトウェア 15 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力測定のウィザード 1Aシャントを使用する場合は、 1A以下に設定 16 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力測定の条件設定 テスト・タブ 電源周波数を指定 電源電圧を指定 17 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム PWRVIEWによる測定画面 電力のリアルタイム・グラフ表示 規格要求の14項目の同時測定と表示 ⁻ PF, A, A CF, F, V CF, VTHC, Stability, MCR, Ulim, Ures 18 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 待機電力測定結果のテスト・サマリ Resultsタブ 19 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム テスト・レポートの自動生成 20 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム IEC61000-3-2の概要と測定方法 21 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 高調波電流の規格 IEC61000-3-2 ⁻ IEC（International Electro-technical Commission) 国際電気標準会議 ⁻ EN（European Norm) 欧州規格 EN61000-3-2 ⁻ 商用電源に接続する相あたり16A以下の機器に適用される JIS C61000-3-2：2011 ⁻ 日本工業標準調査会 ⁻ 商用電源に接続する相あたり20A以下の機器に適用される 機器のクラスごとに限度値が規定されている ⁻ 照明機器を除く定格電力75W以下の機器は適用外 ⁻ 1kW超の専門家用機器は適用外 22 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 機器のクラス分け クラスB ⁻ 手持ち型電動工具、専門家用でないアーク溶接装置 クラスC ⁻ 照明機器 クラスD ⁻ 有効入力電力が600W以下の次の機器 ⁻ パソコン、パソコン用ディスプレイ、テレビ ⁻ JIS C規格では、インバータ冷蔵庫も含む クラスA ⁻ 平衡三相機器、白熱電球用調光器 ⁻ 他のクラスに属さない機器 独立した品目の機器をラックまたはケースに収納された機器 ⁻ 各品目の機器は独立して電源に接続しているとみなしてよい。 ⁻ 個々の機器について別々に測定し、各クラスの限度値を適用 ※ 詳細は規格書をご覧ください 23 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 高調波電流測定用電源の要件 定格電圧±2.0%以内 公称周波数±0.5%以内 三相電源の場合、三相位相角は120°±1.5° 電源の内部インダクタンスと供試機器のキャパシタンス の間で共振が起こらない 測定用電源電圧に含まれる高調波は次の値以下 ⁻ 3次高調波：0.9% 5次高調波：0.4% ⁻ 7次高調波：0.2% 9次高調波：0.2% ⁻ 2次～10次の偶数次高調波 ：0.2% ⁻ 11次～40次の奇数次高調波：0.1% ※ 以上の条件を満足しない環境下では、プログラマブル安定化電源が必要 24 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 高調波電流限度値の適用 高調波電流限度値は、各クラス毎に規定されている ⁻ 40次または39次までの限度値を規定 限度値の適用 ⁻ 個々の高調波電流の平均値は適用限度値以下であること ⁻ 全ての1.5秒平滑実効値高調波電流は、限度値の150% 以下であること ⁻ 入力電流値の0.5%と5mAを比較し、大きい方の値未満の 高調波電流は無視する ⁻ 特定の条件を満足する場合は、別の値を適用できる ※ 詳細は規格書をご覧ください 25 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム 高調波電流限度値 限度値の換算 ⁻ 単相 ⁻ 限度値 ×（230÷機器の定格電圧） ⁻ 三相 ⁻ 限度値 ×（400÷機器の定格電圧） クラスC（照明機器）の限度値 ⁻ IEC61000-3-2では、25W以下と25W超で限度値が異なる ⁻ JIS C61000-3-2では、35W以下と35W超で限度値が異なる 600W超のエアコンにはJIS独自の限度値がある 測定器の要求仕様 ⁻ IEC61000-4-7対応のアナライザを使用 ⁻ パワーアナライザPA1000型は、IEC61000-4-7に対応 26 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム PWRVIEWソフトウェアによる規格適合性テスト 27 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム IEC61000-3-2 テストの設定 テスト・タブ クラスを選択 電源周波数を指定 電源電圧を指定 28 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム PA1000型＋PWRVIEWによる電流高調波測定 リミット2 マーカー リミット1 マーカー ピーク値マーカー 29 23 June 2015 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム PA1000型およびPWRVIEWによる IEC61000-3-2 プリコンプライアンス・テスト 30 23 June 2015 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム プリコンプライアンス・テスト・レポート 測定結果のPDFレポート・ファイルを自動生成 31 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム PA1000型パワー・アナライザの特長 フロントパネルに電流、電圧入力用のセーフティ・ソケット デュアル・シャント ⁻ 20Arms、100Apeakのシャントと1Armsのシャントを標準装備 ⁻ 40µAから 20Armsの直接入力 ⁻ 電流クランプと外部CTもサポート 最大測定電圧 ⁻ 600Vrms、1000Vpeak 周波数帯域 1MHz 主な測定項目 ⁻ Vrms、Arms、有効電力、VA、VAR、力率、THD、高調波（50次）、突入電 流等 電流、電圧基本確度 0.1% （読値の0.05%±レンジの0.05%） ⁻ 電力基本測定確度 0.15% （読値の0.075%±レンジの0.075%） ⁻ クレストファクタ10の波形でも高確度測定 多用途のカラー・グラフィック・ディスプレイ ⁻ 測定値、波形、高調波バー・チャート、トレンド、積算電力量 32 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム PA1000型パワー・アナライザの特長 待機電力規格 IEC62301 Ed2.0 に準拠したフル・コンプライアンス・テスト ⁻ コンプライアンス・テストに必要な14項目および電力グラフを同時測定、表示 ⁻ EnergyStar™、IEC50564規格もIEC62301規格を参照 IEC61000-3-2 プリコンプライアンス・テスト LAN、USB、GPIBを標準装備 ⁻ フロント・パネルのUSBでUSBメモリに直接データ・ロギング PWRVIEWソフトウェアを標準装備 ⁻ 複数台のPA1000と同時接続し、リアルタイムで外部PCにデータロギング 別売ブレークアウト・ボックスBB1000型により被測定製品との接続が容易 UL準拠、 IEC61010最新安全規格準拠 5年間の無償保障 33 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム パワー・エレクトロニクス測定をトータルでサポート オシロスコープ+パワー解析ソフト スイッチング特性 パワー・アナライザ 変換効率、高確度パワー解析 デバイスの静特性 ノイズ測定 電流プローブ パラメトリック・カーブ・トレーサ 高電圧差動プローブ ミックスド・ドメイン・オシロスコープ 34 TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム まとめ：待機電力の測定と高調波電流の測定 待機電力測定 ⁻ 待機モードの電流波形のクレスト・ファクタは大きい ⁻ PA1000型はクレストファクタ10でも高確度測定できる ⁻ ブレークアウト・ボックスなどを使用 ⁻ 電圧測定系に流れる電流の影響を排除する ⁻ 測定要件を満足する電源環境で測定する ⁻ 要件を満足しない場合は、プログラマブル・安定化電源を使用 ⁻ IEC62301 Ed.2では不確からしさの概念が採用されている ⁻ PA1000型＋PWRVIEWはMCR、Ures等14項目をリアルタイム測定 IEC61000-3-2 高調波電流測定 ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ 35 機器のクラス（A、B、C、D）ごとに限度値が設定されている 限度値は定格電圧に応じ、換算して適用 高調波電流測定用電源の要件を満足する環境で測定する 使用するパワーアナライザはIEC61000-4-7に対応していること ⁻ PA1000型は、IEC61000-4-7に対応 ⁻ PA1000型＋PWRVIEWでプリコンプライアンス・テストを効率アップ TIF2015 テクトロニクス／ケースレー イノベーション・フォーラム
© Copyright 2024 ExpyDoc
