歐洲計量研究計劃產生影響：擴展歐洲電功率測量范圍

在新設備和無線充電技術中功率轉換器的使用使得精確的效率測量變得不平凡，而設計和歐洲生態(tài)設計指令需求更高的效率。功率分析儀是需求提高效率的過程不可或缺的一部分，但超過工頻的測量標準以前并不廣泛應用，阻礙了行業(yè)實現(xiàn)效率目標的能力。

挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)上，歐洲的大多數(shù)電子產品都以50 Hz的頻率運行，與家用電源的頻率相匹配。最近，以較高頻率運行的設備在應用中變得普遍，如無線充電、光伏逆變器，和工業(yè)應用如感應加熱器、超聲波發(fā)生器以及電動汽車的充電和推進等。

這些技術需要更高的效率來降低能耗，符合歐盟生態(tài)設計指令，該指令旨在提高進入歐洲市場的產品的效率，從而減少氣候變化的影響。功率分析儀或功率計是任何能效過程不可或缺的一部分，它測量進入電子設備的電量，并將其與使用的能量進行比較，有助于最大限度地減少能量損失。為此，這些儀器需要精確的校準。

電動汽車，包含許多工作在50 Hz以上的組件——例如將電池的直流電轉換為發(fā)動機的交流電的逆變器，其工作頻率要高出數(shù)百倍。在這種情況下，以約98%效率運行的逆變器的輸出功率測量的相對不確定度為0.5%將導致設備效率的重大不確定性。由于電動汽車的效率會影響性能和續(xù)航里程，因此不準確的功率測量會對銷售產生重大影響。

為了進一步提高效率，需要對高達100 kHz及以上的功率測量系統(tǒng)確定可追溯的校準方法。然而，歐洲只有少數(shù)校準實驗室具有這種測量能力，阻礙了工業(yè)滿足指令目標的能力。

解決方案

在MICEV項目期間，該聯(lián)盟的成員在PTB，德國國家計量研究所（NMI）為功率測量單元校準開發(fā)了一種新的參考功率標準。

開發(fā)了兩種用于交流和直流的功率測量系統(tǒng)，允許交流信號耦合可變直流分量。電流傳感器和分壓器用于將電壓信號降低到可以通過兩個模擬/數(shù)字轉換器數(shù)字化的水平。然后在測量軟件中評估數(shù)字化值，該軟件也在項目中創(chuàng)建。AC/DC系統(tǒng)相結合，可以在一臺儀器中測量兩個量，并計算測量不確定度。

在對功率的主要標準進行驗證并與兩臺高質量寬帶功率分析儀進行比較后，新標準證明了其能夠校準功率分析儀的交流和直流信號，最高可達150 kHz和高達200 kW。

影響

ZES ZIMMER Electronic Systems GmbH 是全球唯一一家專門從事高精度功率分析的公司。ZES ZIMMER 的客戶來自電子領域的所有領域，包括電動汽車、可再生能源、家用電器和電動機，他們意識到從傳統(tǒng)的 50 Hz 設備向更高頻率運行的設備的轉變。該公司的LMG600功率分析儀是用于開發(fā)PTB校準標準的寬帶功率分析儀之一。在這項工作中，ZES ZIMMER自己開發(fā)了一種高精度和高精度的150 kHz傳輸標準，具有低測量不確定度，與PTB的功率分析儀校準新標準相關聯(lián)。

該公司認為，他們的新標準REF600具有PTB主要標準的SI可溯源性，這將使他們比其他為工作頻率高于50 Hz的儀器提供有功功率測量的公司更具競爭力。此外，這將簡化客戶的現(xiàn)有校準，開辟新服務，并增強對他們執(zhí)行的工作的信心。

這將有助于ZES ZIMMER和其他歐洲公司確保進入市場的新型更高頻率的儀器在能源消耗方面盡可能高效，幫助公司滿足生態(tài)設計要求，降低能源消耗，從而降低歐洲的二氧化碳足跡。

應對電動汽車的計量挑戰(zhàn)

MICEV項目在解決電動汽車現(xiàn)有的計量挑戰(zhàn)方面取得了幾項重要成果。

已經建立了三個新的校準設施：一個用于校準高達150 kHz的磁場計，一個用于校準高達10 MHz的磁場計，另一個用于高達150 kHz的功率計。 開發(fā)的儀器包括一個1 kV和300 kHz參考分壓器和一個功率測量單元，用于現(xiàn)場校準和表征感應式電力傳輸充電站。

創(chuàng)建了兩個軟件模型，一個用于評估靜態(tài)充電站的效率，另一個用于電動汽車的動態(tài)充電。

發(fā)布了關于感應充電安全方面的最佳實踐指南，以及評估醫(yī)療植入物患者電場安全性的報告。

這些結果將有助于在公共道路和高速公路上實施電動汽車的無線充電，并在使用這種類型的運輸和感應充電技術時為公眾提供安全保障。