Hochspannungs-Differenztastkopf-Serie PBDH0400

Yokogawa Test & Measurement Corporation

Amersfoort, in den Niederlanden 04. Februar 2025

 

Yokogawa Test & Measurement bringt zwei Hochspannungs-Differenztastköpfe mit hoher Bandbreite auf den Markt

- Die Tastkopf-Serie PBDH0400 unterstützt bei der Entwicklung von Leistungselektronik z.B. im Automotive-Bereich und im Energie-Sektor -

 

Yokogawa Test & Measurement gibt die Markteinführung der neuen Differenztastkopf-Serie PBDH0400 bekannt. Mit einer maximalen Eingangsspannung von bis zu ±2000 V (DC + ACpeak) und einer Bandbreite von DC bis 400 MHz wurden die Tastköpfe speziell für die Anforderungen der modernen Leistungselektronik entwickelt, um hochdynamische Messungen von Hochspannungssignalen zu gewährleisten und tragen somit zusätzlich zur Entwicklung und Optimierung energieeffizienter Systeme bei.

 

 

PBDH0400 Differenztastkopf-Serie
(702921 Modell)

 

Hintergrund der Entwicklung

Mit dem zunehmenden Fokus auf steigende Energie- und Umweltmaßnahmen in allen gesellschaftlichen Bereichen wächst auch der Bedarf an höherer Energieeffizienz bei Motoren und Wechselrichtern im Bereich von Elektromobilität und erneuerbaren Energien.

Diese Anforderung ist insbesondere in der Leistungselektronik-Branche von Bedeutung. Die zunehmende Nachfrage und der steigende Einsatz von Leistungsbauelementen der nächsten Generation, die auf Siliziumkarbid (SiC)-Technologie basieren, erfordern eine hochfrequente und breitbandige Messung von dynamischen Signalen im Hochspannungsbereich.

Für diese Art von Messungen kommen aufgrund von hohen Spannungen und hohen Frequenzbereichen Differenztastköpfe zum Einsatz – herkömmliche Tastköpfe sind hierfür ungeeignet. Die neue Differenztastkopf-Serie von Yokogawa Test & Measurement PBDH0400 bietet genau diese Merkmale und ist somit das ideale Messzubehör für diese anspruchsvollen Mess-aufgaben.

 

Hauptmerkmale

Mit der Markeinführung stehen zwei Modelle der Tastkopf-Serie PBDH0400 zur Verfügung, weitere Modelle werden folgen:

• Modell 702922 mit einer maximalen Eingangsspannung von ±2000 V
• Modell 702921 mit einer maximalen Eingangsspannung von ±1000 V

 

1. Breitbandige Hochspannungs-Messung
   Für die genaue Analyse schneller Schaltvorgänge, wie sie in Elektrofahrzeugen (EV), erneuerbaren Energiesystemen und weiteren industriellen Hochleistungs-anwendungen vorkommen, messen die Differenztastköpfe der PBDH0400-Serie Spannungen von ±1000 V (DC + ACpeak) und bieten eine hohe Bandbreite von DC bis 400 MHz.
   
   Dies ist besonders nützlich bei der Entwicklung von Wechselrichtern und Leistungs-halbleitern, da die Tastköpfe eine präzise Erfassung selbst kleinster Änderungen in Schaltvorgängen ermöglichen. Zusätzlich sorgt eine exzellente Störfestigkeit dafür, dass unerwartete Anomalien wie Überschwinger (Overshoot), Ringing und Signal-verzerrungen zuverlässig erkannt werden können.
   
    
2. Direkte Tastkopfversorgung und automatische Teiler-Erkennung
   Zur einfachen Verwendung verfügen die kompakten Tastköpfe über eine automatische Teiler-Erkennung und bezieht seine Stromversorgung über die Yokogawa Tastkopf-Schnittstelle, wodurch keine externe Stromversorgung erforderlich ist – dies spart Kosten und Platz. 
   
   Das Eingangsteiler-Verhältnis ist umschaltbar zwischen 1:50 und 1:500 bzw. 1:100 und 1:1000 und wird automatisch an das Oszilloskop übertragen. Damit bilden die Tastköpfe und die 12-Bit Oszilloskope DLM5000HD und DLM3000HD eine ideale Kombination für die breitbandigen Messanwendungen.

 

Zusätzliche technische Informationen

Die Umwandlung elektrischer Energie durch Wechselrichter ist ein zentrales Element der Elektromobilität, da sie die Steuerung und den effizienten Betrieb des elektrischen Antriebs ermöglicht. Eine wesentliche Herausforderung dabei ist die Minimierung von Schaltverlusten, die insbesondere beim Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleiter entstehen. Um diese Schaltverluste präzise zu analysieren, ist es entscheidend, den zeitlichen Verlauf der Spannungs- und Stromsignale während der Schaltvorgänge zu untersuchen.

Moderne Leistungshalbleiter wie Siliziumkarbid (SiC) weisen extrem kurze Schaltzeiten auf, wodurch hohe Anforderungen an die Messsysteme gestellt werden. Beispielsweise erfordert die genaue Erfassung einer Schaltzeit von nur 1 ns eine Messbandbreite von mindestens 350 MHz. Neben der Bandbreite des Messgeräts ist auch eine leistungsstarke Tastkopftechnologie erforderlich.

Ein typisches Beispiel hierbei ist ein Wechselrichter zur Steuerung eines Dreiphasenmotors, bei dem die Gate-Source-Spannung (Vgs) auf der High-Side als Schaltsignal fungiert. Dabei wird die Spannung zwischen zwei Punkten mit sogenanntem "schwebenden Potential" gemessen, das nicht auf Erdpotential liegt.

Für diese Messung sind Differenztastköpfe erforderlich, da Schwankungen des schwebenden Potentials die Messgenauigkeit beeinträchtigen können. Generell gilt: Je höher die Bandbreite, desto stärker können sich diese Störeinflüsse auswirken. Daher sind Differenztastköpfe mit hoher Gleichtaktunterdrückung (Common Mode Rejection Ratio, CMRR) von entscheidender Bedeutung.

Mit den neuen Hochspannungs-Differenztastköpfen der Serie PBDH0400 von Yokogawa wird dieser Anspruch erfüllt. Diese zeichnen sich durch herausragende CMRR-Werte und eine exzellente Frequenzganglinearität aus.

Ein weiterer entscheidender Aspekt ist das einstellbare Teiler-Verhältnis. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit und zur Anpassung an unterschiedliche Messbereiche stehen die Verhältnisse 500:1/50:1 (Modell 702921) und 1000:1/100:1 (Modell 702922) zur Verfügung. Fehler durch manuelle Einstellungen werden minimiert, da das Teiler-Verhältnis direkt am Tastkopf eingestellt, automatisch erkannt und konfiguriert wird, einschließlich der Eingangsimpedanz-Einstellung.

Für vielfältige Messanforderungen sind die Tastköpfe standardmäßig mit Prüfklemmspitzen ausgestattet. Zusätzlich steht ein Sortiment an optionalem Zubehör zur Verfügung, um spezifische Messaufgaben optimal zu unterstützen.

Ein effizienter Wechselrichter mit optimierten Leistungshalbleitern trägt maßgeblich zur Reduzierung von Energieverlusten und zur Verbesserung der Reichweite sowie der Leistungsfähigkeit von Elektrofahrzeugen bei.

 

Hauptzielmärkte

• Elektrische Antriebssysteme für Fahrzeuge, einschließlich Wechselrichter und Motorsteuerungen
• Leistungselektronik, darunter elektronische Bauteile, Hochleistungs-Wechselrichter und erneuerbare Energiesysteme
• Haushaltsgeräte, einschließlich energieeffizienter Klimaanlagen und Motorsteuerungen
• Industrielle Mechatronik, wie Hochleistungsmotoren, Robotersysteme und Sensorik

 

Anwendungsbereiche

• Hochpräzise Messung von Hochspannungsschaltsignalen in SiC-basierten Leistungshalbleitern und IGBTs in EV-Wechselrichtern
• Leistungsanalyse und Optimierung von SiC-basierten Leistungselektroniksystemen zur Reduzierung von Energieverlusten
• Design, Entwicklung und Validierung elektrischer und elektronischer Hochleistungsschaltungen
• Diagnose und Tests von industriellen Hochleistungsmotoren, Robotern, Leistungsschaltern und anderen Systemen

 

Weitere Informationen

Zum Differenztastkopf 702921

Zum Differenztastkopf 702922
 

Über Yokogawa Test & Measurement

Seit 100 Jahren entwickelt Yokogawa Messlösungen und findet kontinuierlich neue Wege, um Forschungs- und Entwicklungsteams die Werkzeuge zur Verfügung zu stellen, die sie benötigen, um die besten Erkenntnisse aus ihren Messstrategien zu gewinnen. Das Unternehmen hat in seiner Geschichte die genaue Leistungsmessung vorangetrieben und ist Marktführer bei digitalen Leistungsmessgeräten und optischen Spektrumanalysatoren.
Yokogawa-Messinstrumente sind weltweit für ihre hohe Präzision, Qualität, Langlebigkeit und den Service-Support bekannt.
Meet the precision makers at: tmi.yokogawa.com/de/

 

Über Yokogawa

Yokogawa bietet fortschrittliche Lösungen in den Bereichen Messung, Steuerung und Information für Kunden in einer Vielzahl von Industrien, darunter Energie, Chemie, Materialien, Pharmazie und Lebensmittel. Yokogawa befasst sich mit Kundenfragen zur Optimierung von Produktion, Anlagen und Lieferketten durch den effektiven Einsatz digitaler Technologien, um den Übergang zu autonomen Betriebsabläufen zu ermöglichen.
Gegründet in Tokio im Jahr 1915, arbeitet Yokogawa mit über 17.000 Mitarbeitern in einem globalen Netzwerk von 126 Unternehmen in 60 Ländern daran, eine nachhaltige Gesellschaft zu schaffen.
Weitere Informationen finden Sie unter: www.yokogawa.com.

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