Präzise Leistungsmessung mit dem WT1500 von Yokogawa

Yokogawa stellt mit dem WT1500 seinen Präzisions-Leistungsanalysator mit einer Messgenauigkeit von bis zu ±0,038 % bei DC sowie 50/60 Hz und Direktspannungseingängen bis 2000 V_DC und 1500 V_AC vor. Der Leistungsanalysator unterstützt die Erfassung von Encoder- und Resolver-Signalen für Motoranalysen und vereint die erforderliche Funktionalität in einem p Design mit 2 Höheneinheiten für die 19-Zoll-Rack-Montage.

Ferner können jetzt Encoder- und Resolver-Signale direkt im Gerät erfasst und für Motorevaluierungen verwendet werden. Damit ist keine externe Synchronisierung mehr nötig, was den Messaufbau vereinfacht. Gleichzeitig verbessert die zeitsynchrone Erfassung aller relevanten Signale die Datenkonsistenz und erhöht die Aussagekraft der Motoranalyse.

Diese Leistungselektronik-Trends zeigt die PCIM 2026

Von SiC und GaN über Power-Module, Magnetics und Stromsensorik bis hin zu Messtechnik, Verbindungstechnik und thermischem Management: Auf der PCIM Europe 2026 zeigen zahlreiche Hersteller, wie Leistungselektronik effizienter, kompakter und systemnäher wird.

Bis zu vier Leistungsmesskanäle ermöglichen eine einfache Integration in Prüfstände und automatisierte Testsysteme. Dank der neuen Synchronisationsfunktion können bis zu fünf Leistungsanalysatoren über Lichtwellenleiter zu einem Messsystem mit insgesamt 20 Leistungsmesskanälen kombiniert werden. Ein Master-Gerät übernimmt dabei die Konfiguration der Sub-Units und konsolidiert die Messdaten für den zentralen Abruf. Systemintegration ist über Ethernet, USB sowie CAN-/CAN-FD-Schnittstellen möglich. Die Zielmärkte sind Elektromobilität, erneuerbare Energien einschließlich Leistungsumrichter (PCS) und Energiespeichersysteme (ESS), Batterietechnologie und Leistungselektronik.

Der Präzisions-Leistungsanalysator tastet den Strom- und Spannungspfad in jedem Leistungsmodul mit jeweils einem A/D-Wandler mit 2,5 MS/s (16 bit) ab und ermöglicht eine garantierte Leistungsmessgenauigkeit von bis zu ±0,038 % (DC, 50/60 Hz). Damit ist der WT1500 der Leistungsanalysator mit der höchsten DC-Messgenauigkeit aus der Yokogawa WT-Serie.

 Abhängig von der Anwendung, kann der Anwender zwischen den zwei Leistungsmodulen High Voltage Module (HV) und Wide Bandwidth Module (WB) wählen.

Das High Voltage Module (HV) ermöglicht Direktmessungen von Spannungen bis 2000 V_DC und 1500 V_AC und eignet sich damit z. B. für die Messungen an Leistungsumrichtern (PCS) und Energiespeichersystemen (ESS).

Das Wide Bandwidth Module (WB) unterstützt direkte Spannungsmessungen bis 1000 V_RMS und ermöglicht Wirkleistungsmessungen bis zu 1 MHz. Damit eignet es sich besonders für die Analyse von hochfrequenten Kurvenformen, welche u.a. durch schnell schaltende Leistungselektronik in aktuellen xEV-Antrieben und Inverter-Systemen entstehen.

Spulenverlustmessung: genau und sekundenschnell

Eine genaue Bestimmung von Kupfer- und Spulenverlusten in Echtzeit ermöglicht effiziente Entwicklungsprozesse. Allerdings erschwert dies höhere Schaltfrequenzen in Wechselrichtern. Spezialisierte Stromsensoren versprechen hier eine Lösung.

Für die Messung von Strom ist in jedem Leistungsmodul ein Sensoreingang verbaut, an welchem Nullfluss-Stromwandler zur Messung von Primärströmen bis 2000 A oder Stromzangen mit einem ±5 V Spannungsausgang direkt angeschlossen werden können. Die integrierten Netzteile ermöglichen die Stromversorgung von Nullfluss-Stromwandlern (±15 V) oder Stromzangen (±12 V) und machen damit externe Wandler-/Sensorversorgungen überflüssig. Auch die Strommessung wird dadurch deutlich einfacher, denn es wird lediglich der Stromwandler mit einem Verbindungskabel benötigt. Durch die eingesparte externe Stromversorgung bleibt zudem mehr Platz im Prüfschrank.

Platzsparendes Design und skalierbare Systemintegration

 Im 2HE-Design (für 19-Zoll-Rack) des WT1500 mit einer Bauhöhe von ca. 88 mm können bis zu vier Leistungsmodule sowie bis zu vier Motorauswertungen implementiert werden.

 Abhängig von der Anzahl der benötigten elektrischen Kanäle, werden bis zu fünf WT1500 Präzisions-Leistungsanalysatoren und damit bis zu 20 elektrische Leistungsmessungen via Lichtwellenleiter synchronisiert. Durch die Lichtwellenleiter sind die Sub-Units passend neben dem Prüfling platzierbar, während die Messdaten optisch z. B. gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen an das Master-Gerät übertragen werden.

Über den Master-WT1500-Präzisions-Leistungsanalysator können die Messergebnisse anschließend über Ethernet (VXI-11, TCP/IP, Modbus, UDP), USB aber auch CAN-/CAN-FD-Busse in die automatisierte Prüfstandssoftware übermittelt werden.

Darüber hinaus lassen sich die erfassten elektrischen und mechanischen Messdaten mithilfe des Precision Time Protocols (PTP, IEEE 1588) mit externer Hardware, beispielsweise einer Temperaturerfassung, synchronisieren.

Leistungselektronik rationell produzieren

Wechselnde Belastungen, hohe Temperaturen – leitende Verbindungen in der Leistungselektronik altern schneller. Eine Lösung bieten temperaturbeständigere Materialien wie SiC-Substrate und Silber als Paste.

Ein Frontbedienfeld, der integrierte Webserver sowie die Möglichkeit, einen externen Touch-Monitor an die frontseitige USB-Schnittstelle anzuschließen, erleichtern die Parametrierung des Leistungsanalysators und ermöglichen auch den Einsatz als eigenständiges Messgerät.

Resolver- und Encoder-Messungen

Neu und besonders hervorzuheben ist, dass für Motorevaluierungen und die Erfassung mechanischer Größen nun auch Resolver-Signale direkt ausgewertet werden können. Während klassische Leistungsanalysatoren überwiegend Impulse eines Encoders unterstützen, ermöglicht der WT1500 eine genaue Winkel- und Positionsbestimmung in Echtzeit ohne zusätzliche Signalaufbereitung. Anwender können im Bestellprozess festlegen, ob Encoder- oder Resolver-Eingänge integriert werden sollen. Auch Mischkonfigurationen sind möglich, sodass sich unterschiedliche Prüfanforderungen flexibel abbilden lassen. (bs)