パワー・アナライザIntegraVisionPA2200シリーズ(キーサイト社)

データシート

キーサイト社の「パワー・アナライザIntegraVisionPA2200シリーズ(PA2201A 2チャンネルとPA2203A 4チャンネル)」(以下、PA2200シリーズ)の特長は次の2点です。

  1. ほぼすべての重要なパワー測定がこの1台で完結する
  2. パワー測定機能とオシロスコープ機能を兼ね備えている

キーサイト社が発行しているPA2200の仕様書、マニュアルはこちらを参照してください。

1)ほぼすべての重要なパワー測定がこの1台で完結する

太陽光発電、電気自動車、衛星の電力システム、航空宇宙関連機器などの開発では、かつてないほどエネルギー効率と電力効率が求められています。
その高度なニーズに対応するには正確な測定が欠かせず、PA2200シリーズは正確なダイナミック測定と時間変動に対応する電力測定でそれを可能にしています。
PA2200シリーズなら、どのような重要なパワー測定でも、これ1台で完結します。

次のようなシーンでPA2200シリーズが活躍しています。

【シーン1】エネルギー変換システムの高効率化や高性能化の研究
【シーン2】太陽光などの再生可能エネルギーの発電効率を上げる開発
【シーン3】高効率のパワーコンバーターを最適化する際に行なわれる改善効果の確認
【シーン4】再現性の高いパワー測定や効率測定を安定させる開発
【シーン5】スリープモードからフルパワーモードに切り替わる複雑な電力システムの効率化の評価
【シーン6】電力変換システムの動的条件と過渡条件での性能評価

PA2200シリーズを現場に持ち込めば、次のようなことが可能になります。

  • ユーザーは、パワー・アナライザの確度とオシロスコープの波形表示の両方を手に入れることができる
  • アイソレートされた入力を豊富に備えているので、複数のテストシナリオに柔軟に対応できる
  • 電圧、電流、電力をリアルタイムで捕捉する高速デジタイザを使用することで、過渡現象、突入電流、状態遷移を表示することができる
  • タイムドメインと周波数ドメインで電圧、電流、電力を解析することができる
  • タッチインタフェースを搭載した12.1インチ(310 mm)高解像度ディスプレイだから、詳細なデザインの解析ができる
  • 本体が薄型なので、狭い測定スペースで使うことができる

さらにPA2200シリーズなら、AC/DC消費電力、電力変換効率、入力信号に対する応答、一般的なAC電源パラメータ(周波数、位相、高調波など)をすべて、0.05 %の基本確度と16ビットの分解能で測定することができます。
例えばPA2200シリーズなら、5MSa/sのデジタイジング速度、2.5 MHzの帯域幅で、動的に大きく変化する消費電力を評価することも可能です。

2)パワー測定機能とオシロスコープ機能を兼ね備えている

PA2200シリーズは、パワー測定機能に加えて、オシロスコープ機能も備えています。このことがどれほど大きなメリットをユーザーにもたらすか紹介します。

電力変換システムの開発において、従来型のパワー・アナライザでは、消費電力を動的条件下で評価することはできませんでした。その評価を行うには、ターンオンや過渡現象の発生といった、繰り返し現象や単発現象を表示するためのオシロスコープが必要でした。またオシロスコープがあれば、DUTの詳細な解析や、問題の特定が容易になります。

しかしユーザーがパワー・アナライザとオシロスコープの2台を同時に使う場合、測定タイプに応じてこの2台を切り替えなければなりません。その切り替えには時間がかかりますし、一貫した再現性のある測定結果を得ることができません。

PA2200シリーズにはオシロスコープ機能が搭載されているので、こうしたわずらわしさからユーザーを解放します。

性能特性とスペック

■一般仕様

 

  • オシロスコープのような機能を備え、パワー・アナライザと同様の測定が行えます。
  • 0.05 %の基本確度を備え、優れた測定品質を実現しています。
  • PA2201Aは2個の電力チャネルを備え、単相測定/解析に対応しています。PA2203は4個の電力チャネルを備え、三相測定/解析に対応しています。
  • アイソレートされた入力を備えているので、安全かつ簡単に接続できます。
  • 5 MSa/sデジタイザを使用して波形を捕捉できます。
  • 電圧、電流、電力の波形をリアルタイム表示でき、デバイスを詳細に解析できます。
  • 小型で省スペース。
  • 大型のジェスチャー対応タッチスクリーンで、波形の細部をクリアに表示できます。

■電圧/電流入力用のチャネル接続

 

  • 各チャネルの電圧入力と電流入力を使用して、電圧と電流を同時にデジタイズできます。
  • 最大1000 Vでアイソレートされ、シャーシグランドからもアイソレートされたフローティング電圧/電流入力を使用して接続できるので、差動プローブがなくても簡単に接続できます。グランド基準の測定器をフローティング状態にすることによって危険が生じることもありません。
  • 一般的なバナナプラグ経由で接続して、電圧を測定できます。
  • フル仕様、フル校正の性能を備えた内蔵電流シャントを使用して、最大2 A/50 Aの電流を直接測定できます。
  • 小電流入力か大電流入力か選択する必要のある他のパワー・アナライザとは異なり、すべてのチャネルに2 Aと50 Aの両方の入力が装備されているので、常に必要な測定が行えます。
  • 50 Aを超える電流または100 kHzを超える帯域幅が必要なテストの場合、クランプオンプローブまたはその他のタイプの電流プローブを使用できます。使い慣れたプローブやトランスデューサー(最大10 Vのフルスケール出力)を使用することもできます。チャネルごとに外部電流測定が行えます。プローブは、フローティングBNCコネクタで接続します。パワー・アナライザは、キーサイトの電流プローブ(1146B、N2780B、N2781B、N2782B、N2783B)にも対応しています。
  • 2 Aと50 Aの電流測定用入力には電流トランスがあり、スケーリング係数を適用できます。
  • PA2201Aは2個の電力チャネルを備え、単相測定/解析に対応しています。PA2203は4個の電力チャネルを備え、三相測定/解析に対応しています。

■過渡現象

 

  • これまではオシロスコープを使用しなければ不可能でしたが、単発現象(スタートアップなど)や過渡現象(サイクルドロップアウトなど)を捕捉/表示し、パワー・アナライザですぐに解析を行うことができます。
  • 電圧/電流/電力信号のエッジトリガを使用して、スタートアップ、突入電流、スパイクなどのイベントと簡単に同期させることができます。
  • 外部トリガ入力を使用してAC電源と同期させることにより、シミュレーション対象のAC電源に対するデバイスの応答を簡単に捕捉できます。
  • 外部トリガ入力を使用して、ベンチ上の他の測定器と同期させることができます。
  • 10 MHz基準入力とトリガ入力/出力のロジックレベルは、0~3.3 V(最大5 V)です。
  • トリガ出力コネクタの出力インピーダンスは、50 Ωです。
  • 高電圧/フローティング電源の信号がグランド基準の低電圧トリガ/クロックラインに誤って接続するのを防ぐために、安全のためにSMAコネクタが用意されています。

■測定機能

 

  • オプションの構成が複雑で時間のかかる他のパワー・アナライザとは異なり、すべての測定機能が搭載されているので、簡単に構成できます。
  • p-p電圧、立ち上がり時間、周波数、面積など、29種類の定義済み測定の中から選択できます。
  • 最大10個の自動測定値を同時に表示できます。
  • カーソルの手動配置、または自動選択によるゲート測定では、カーソルによって波形をトラッキングできます。
  • 正弦波以外の波形やDCオフセットがある波形でも、電圧/電流の真の実効値を測定できます。
  • W、VA、VAR、力率、位相確度、電圧のクレストファクター、電流のクレストファクターなどの電力品質を測定できます。
  • 消費電力と効率を測定できます。
  • FFT/高調波測定値に基づいた周波数ドメイン解析が行えます。
  • 電圧の高調波、電流の高調波、最大250次までの電力の高調波を測定できます。
  • 電圧/電流/電力の高調波データの表示およびタイムドメイン信号データの捕捉/表示を同時に行えます。
  • 高調波を正確な次数の値の表や棒グラフで表示して、高調波の相対的な大きさを視覚化することができます。
  • IECの方法に従って、全高調波歪み(THD)を測定できます。
  • IEC 61000-3-2クラスA、B、C、Dのリミット値に基づいて高調波をチェックできます。
  • 最適なヒューズサイズを決定するために熱エネルギーを計算するi2tなど、捕捉した波形に対して演算関数を使用して、ユーザー定義の新しい測定を定義できます。
  • 演算関数に対して以下の演算子を使用して演算関数をネストできます。
    • 加算、減算、乗算、除算
    • 微分、積分
    • FFT
    • Ax+B
    • 2乗、平方根
    • 絶対値
    • 常用対数、自然対数
    • 指数関数、10を底とする指数関数
    • グリッドから消費されるエネルギー量やバッテリーの充放電動作関連のエネルギー量を解析するために、アンペア時(AH)またはワット時(WH)の積算エネルギー量を測定して、全AC/DCエネルギー消費量を求めることができます。
    • ライブ波形を基準波形と比較することができます。最大4つの基準波形を捕捉して不揮発性基準波形メモリに記憶できます。

■ユーザーインタフェース

 

  • 大型のジェスチャー対応タッチスクリーンで、ピンチ、ズーム、スクロールのタブレットやスマートフォンと同様の直観的な操作が可能です。
  • タッチ操作をしたくない場合、タッチ操作をオフにして、ハードキー/ソフトキーを使用できます。
  • 8種類の表示フォーマットの中から選択して、短時間で解析するために必要な情報を強調表示できます。
  • カスタム波形ラベルや画面の注釈を作成して、レポートを容易に作成できます。
  • ステートを保存し、後でリコールして、よく使用するセットアップにすばやくジャンプできます。
  • オートスケールボタンを使用して、信号をすばやく検出し、表示設定を自動的に行えます。
  • フロントパネルのUSBポートにUSBフラッシュメモリを接続して、データや画面イメージを簡単に保存できます。
  • 任意のボタンを長押しするだけで、コンテキスト依存ヘルプを表示できます。完全なユーザーマニュアルも搭載されています。

■データロガー

 

  • オフライン解析およびテスト記録のための測定データの捕捉
  • ロギング間隔の設定(50 ms~1日)
  • ロギング持続時間の設定(1 s~1年)

■リモートIO

 

  • USBまたはLANインタフェース経由でリモート通信が行えます。どちらのインタフェースも標準装備されているので、別途購入する必要はありません。
  • LAN経由で標準的なウェブブラウザーを使って、リモート通信を行うことができます。IntegraVisionパワー・アナライザにはウェブサーバー機能があり、フロントパネルと同等のウェブページを提供しています。これにより、実際のフロントパネルを操作するのと同じように操作できます。

■安全規格、インストール、サポート

 

  • 電流コネクタに安全カバーが付属しているので、安全に接続して操作できます。
  • 着脱式のコネクタ(Keysightパーツ番号5067-6088またはPhoenix社コネクタタイプPC 16/3-STF-10、16、Phoenixパーツ番号1967469)で直接電流が測定できます。
  • CATII入力の定格は1000 Vです。
  • NISPOMに準拠したデータサニタイゼーションを提供しています。
  • 400 Hz AC動作を含む、ユニバーサルAC入力。
  • 標準のテストラックにマウントできます。(ラックマウントキットの情報については、(www.keysight.co.jp/find/PA2200Series)をご覧ください)。
  • 他のパワー・アナライザとは異なり、校正は1年に1回です。他のパワー・アナライザの場合、公表されている仕様は6か月の場合で、6か月以上使用する場合、仕様の調整が必要です。
  • ファームウェアは、フロントパネルのUSB経由で簡単にアップグレードできます。最新のファームウェアファイルは、www.keysight.co.jp/find/PA2200Seriesからダウンロードできます。ファームウェアのアップデートファイルは、USBドライブに保存でき、ユーティリティーメニューを使ってIntegraVisionパワー・アナライザをアップデートできます。

■概要

 

  • 基本確度(50/60 Hz):読み値の0.05 %
  • 最高のパワー確度(50/60 Hz):読み値の0.1 %
  • 電力チャネル(電圧と電流):
    • PA2201A:2チャネル
    • PA2203A:4チャネル
  • 電圧測定帯域幅(-3 dB):2.5 MHz(-3 dB)
  • 電流測定帯域幅(2 Aまたは50 A入力):100 kHz(-3 dB)
  • 電流測定帯域幅(外部入力):2.5 MHz(-3 dB)
  • 最大電圧:1000 Vrms(2000 Vpeak)
  • :最大電流
    • ダイレクト入力:2 Arms(6 Apeak)または50 Arms(100 Apeak)
    • 外部トランスデューサー:10 Vrms(30 Vpeak)
  • レコードサイズ:最大1.5 Mポイント(各波形同時)
  • デジタイジング速度:最大5 MSa/s(16ビット、各波形同時)
  • ディスプレイのサイズとタイプ:12.1インチ静電容量方式マルチタッチ/ジェスチャー対応ディスプレイ
  • 電力チャネル(電圧と電流)
    • 電圧
      • コネクタ:安全バナナプラグ
      • 最大電圧:1000 Vrms(2000 Vpeak)
      • 入力インピーダンス:2 MΩ、並列容量12.5 pF
      • レンジ:5 V、10 V、20 V、50 V、100 V、200 V、500 V、1000 V
    • 電流
      • 直接接続
        • コネクタ:プラグ型ターミナルブロック、Phoenix Contact社部品番号:1967469
        • 最大電流:2 Arms(6 Apeak)または50 Arms(100 Apeak)
        • 入力インピーダンス
          • 2 A入力:60 mΩ+0.10 μH
          • 50 A入力:6 mΩ+0.06 μH
        • レンジ
          • 2 A入力:10 mA、20 mA、50 mA、100 mA、200 mA、500 mA、1 A、2 A
          • 50 A入力:200 mA、500 mA、1 A、2 A、5 A、10 A、20 A、50 A
      • 外部トランスデューサー
        • コネクタ:アイソレートされたBNC
        • 最大入力電圧:10 Vrms、30 Vpeak
        • 入力インピーダンス:100 kΩ、並列容量100 pF
        • レンジ:50 mV、100 mV、200 mV、500 mV、1 V、2 V、5 V、10 V
    • クレストファクター:
      • フルスケールで3(最大入力定格と矛盾しない場合)
      • フルスケールの10 %では最大クレストファクターは30
    • 電流入力保護:
        内部電流シャント測定経路にはヒューズが付けられていません。電流制限保護(ヒューズまたはブレーカー)および適切な線径の決定は、ユーザーが行う必要があります。電流が定格電流の実効値の140 %を超えると、電流測定シャントが永久的に損傷するおそれがあります。誤配線による損傷を防ぐために、2 Aシャントには保護機構が内蔵されていますが、2 Armsを超える電流が予想される場合、外部の保護機構をご検討ください。
    • アイソレーション:
        電圧/電流端子は、グランドからアイソレートされていて、1000 V CATII定格まで対応しています。電圧は、1000 V CATIIの定格電流からアイソレートされています。
  • 測定機能
    • 基本
      • 電圧、電流、電力、演算:
          p-p、最小値、最大値、振幅、トップ、ベース、オーバーシュート、プリシュート、アベレージ:Nサイクル、アベレージ:全画面、DCrms:Nサイクル、DCrms:全画面、ACrms:Nサイクル、ACrms:全画面(標準偏差)、DC
      • 時間:
          周期、周波数、+デューティーサイクル、-デューティーサイクル、立ち上がり時間、立ち下がり時間、遅延、位相、Y軸最小値のX、Y軸最大値のX、エリア:Nサイクル、エリア:全画面
      • 演算
          4波形:加算、減算、乗算、微分、積分、FFT、Mx+B、x2、平方根
      • 基準波形:4波形
      • トリガ機能
          自動、トリガ待ち、強制トリガ、ソース(V、I、P、外部、ライン)、エッジ(立ち上がり、立ち下がり、いずれか)、ノイズ除去
      • オートスケール:あり
      • カーソル:2X、2Y、トラッキングまたは手動
      • ファイルストレージ:セーブ、リコール、移動、プリント
    • 連続全サイクル解析(CWA)
      • 電圧:DC、ACrms、AC+DCrms、整流平均値、周波数、最大値、最小値、クレストファクター
      • 電流:DC、ACrms、AC+DCrms、整流平均値、周波数、最大値、最小値、クレストファクター
      • 消費電力:有効電力AC、有効電力AC+DC、有効電力DC、皮相電力AC、皮相電力AC+DC、無効電力AC、無効電力AC+DC、力率AC、力率AC+DC、電力相差角AC、電力相差角AC+DC
    • 高調波
      • タイプ:電圧または電流
      • 高調波の最大周波数:<30 kHz(すべての次数で)
      • 内蔵のFFT演算機能を使用すれば、30 kHz~2.5 MHzの範囲の周波数成分を表示可能
      • 最大高調波次数250次(120 Hzの基本波周波数より下で達成可能)
  • 測定特性
    • THD:-75 dBc(すべての入力、フルスケール、<10 kHz)
    • dV/dtコモンモード(アースを基準にして、測定器のリセットなし):>25 kV/ms
    • トリガジッタ:±100 ns入力/出力
    • ノイズフロア:レンジの1 %。直接接続された電流入力に対しては、5 mA(2 A接続)および50 mA(50 A接続)を加算します。
    • グランドに対する電圧測定容量:<130 pF
    • グランドに対する電流測定容量:<130 pF
  • 表示特性
    • ディスプレイ:12.1インチ静電容量方式マルチタッチ/ジェスチャー対応
    • 解像度:800(H)×600(V)ピクセル(画面エリア)
    • 輝度グラデーション:256輝度レベル
    • 表示フォーマット:設定可能
  • インタフェース
    • USB 2.0 Hi-Speedホストポート
        2×USB 2.0 Hi-Speedホストポート(フロントパネル)。メモリデバイスおよび周辺機器(キーボード、マウス、プリンターなど)用
    • USB 2.0 Hi-Speedデバイスポート
        1×USB 2.0 Hi-Speedデバイスポート(リアパネル)。USBTMC(USB Test & Measurement Class)対応
    • LANポート:10/100/1000 Base-Tポート(リアパネル)
    • ウェブリモート制御:
        VNCウェブインタフェース(主なウェブブラウザーから操作可能)
    • 10 MHz基準入力:
        アース基準のSMAコネクタ(リアパネル)。0~3.3 Vのロジックレベル(最大5 V)
    • トリガ入力:
        アース基準のSMAコネクタ(リアパネル)。0~3.3 Vのロジックレベル(最大5 V)
    • トリガ出力:
        アース基準のSMAコネクタ(リアパネル)。0~3.3 Vのロジックレベル、50 Ωの出力インピーダンス
  • 一般環境特性
    • AC電源ラインの消費電力:最大180 VA
    • 電源電圧範囲:
        100~240 V、50/60 Hz±10 %、100~120 V、50/60/400 Hz、オートレンジ
    • 温度
      • 動作時0~+40 °C
      • 保管時-40~+70 °C
    • 湿度
      • 動作時80 %の相対湿度(40 °C、非結露)
    • 高度
      • 動作時:最高3,000 m
      • 保管時:最高15,300 m
    • 音響パワー:<40 dBa(代表値)、<56 dBa(ワーストケースの雑音)
    • ウォームアップ時間:60分
    • EMC
      • EMC指令(2004/108/EC)に準拠
      • IEC 61326-1:2012/EN 61326-1:2013グループ1クラスA
      • カナダ:ICES-001:2004
      • オーストラリア/ニュージーランド:AS/NZS
      • 韓国:KCマーク
    • 安全規格:
        UL 61010-1 3rd edition、CAN/CSA_22.2 No.61010-1-12、IEC 61010-1:2010 3rd editionIEC 61010-2-030:2010、CATII
    • 振動IEC 60068に準拠
    • 衝撃IEC 60068に準拠
    • 寸法426 mm(幅)×308 mm(高さ)×272.8 mm(奥行き)
    • 質量
      • PA2201A:正味:11.4 kg、出荷時:12.8 kg
      • PA2203A:正味:12.3 kg、出荷時:13.7 kg

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