在電力電子的領域中，我們對功率調節器的功率轉換效率測量、變頻器・馬達的效率測量、線圈的損耗測量等等，在各種各樣的情況下都需要用到高精度(電流和電壓)的測量。

在本稿中，我們把焦點放在電流測量的技術討論上。我司使用獨自的研發技術，開發電流感測器以及功率計(功率分析儀)已經有一定的歷史了。在這裡，我們將介紹我司的一部份技術內容。

直接接線方式，是把被測對象的引線直接接到功率分析儀上後，直接測量電流的方式。這個方式的測量原理較為簡單，好處還有使用功率計自身就能進行電流測量。所以這種方法自古以來都在被大家所使用。但是，把電流的接線引出，接到功率分析儀的電流輸入部位也就等同於把功率分析儀接到了被測對象的電路中。因此，也有以下的不利之處。

i) 測量時，被測對象的狀態和實際工作狀態存在差異。
ii) 因為引線而造成的接線的電阻，會增加損耗。
iii) 接線間以及接線-GND之間會產生線間電容耦合，增加高頻的洩漏電流。

比如，上述ii)我們舉個例子，使用 AWG6的線材，引出 5m 的線的話，那麼線電阻就是 6.5mΩ。假設被測對象的電流是 30A 的話，因接線電阻而造成的損耗，就是 5.85W。雖然光用 5.85W 這個數值，並沒有辦法判斷是大還是小，但是對被測對象的功率值來說，這個損耗是無法忽視的。另外，直接接線方式一般都是使用分流電阻來檢測電流的。這個使用分流電阻的檢測方式，也是存在缺點的。

i） 在分流電阻中流過電流的話，會發生與電流的平方成正比的焦耳的熱量。這個熱量不但會對儀器造成損耗，還會因自身的發熱導致分流電阻自身的電阻值發生變化。會讓精度變差。

ii) 為了抑制發生熱量，也能使用電阻值較小的分流電阻。但是，阻值較小的分流電阻無法忽視掉一些微弱的感應成分，會讓頻率特性變差。

iii) 這些都是在測量電流、功率時讓精度變差的主要因素，在測量大電流時，需要特別注意。

Fig2.2中表示的是，在2mΩ的分流電阻上流過 20A電流時自我發熱的情況。為了做比對，我們在接線上還放入了我司額定50A的電流感測器 CT6862。
可以看到，分流電阻因為自我放熱，溫度上升到了50°C 左右。而電流感測器上幾乎看不到有自我發熱的現象。那麼就可以知道，使用電流感測器時對測量設備的損耗以及因自身的溫度特性而導致的對測量精度的影響，都是很微弱的。

從以上來看，直接接線方式在測量待機功率，或者測量 LED 照明的功耗這種，不太會受到分流電阻發熱影響的微弱電流（～1A 左右）時，是非常有效的。

電流感測器方式，是要把電流感測器接在被測對象的接線上，把感測器的輸出訊號（電流或電壓）輸入到功率分析儀中的測量方法。使用電流感測器方式的話，測量對象的狀態就和實際工作中的狀態一樣，並且測量大電流時，自身的發熱也很微弱，不會影響測量精度。

我們大致把 5A 作為分界線，想要高精度測量比它還大的電流時，比起直接接線方式使用電流感測器更為合適，在電力電子領域中一般也都是使用電流感測器方式的。

在 Fig.2.3 中，我們把直接接線方式和電流感測器方式各自能夠達到的高精度測量電流值的範圍，和頻率帶寬都標識出來了。

*只是，並不是說在這張圖表範圍以外的地方使用這兩種方法就一定不能測量了，這點還需要注意。

在本章中在，我們會介紹一下使用電流感測器方式去高精度的測量功率時的注意點。

要使用電流感測器做高精度、重現性較高的功率測量時，有一個前提就是要選擇合適的電流感測器。具體的選型標準，首先有以下 2 點。

i) 電流感測器的額定電流值和測量對象電流的大小相匹配。
ii) 測量對象電流的全頻率成分，都涵蓋在電流感測器的可測頻率帶寬之內。

在保證上述 2 點的情況下，更進一步說的話：

iii) 在全頻段電流感測器的精度都有標定，並且精度要足夠好。
iv) 電流感測器輸出的干擾、溫度特性，受導體位置的影響，外部磁場的干擾，帶磁的影響，同相電壓的影響等等的誤差因素都有標定，並且足夠小。

這些在選擇電流感測器時，都是需要十分注意的。
特别在 iii）中，普通的電流感測器精度標定只會限定在 DC 以及 50/60Hz 下。其他頻段大多都是給出一個代表特性就結束了。這裡需要注意。使用感測器方式去高精度的測量電流時，包括功率分析儀，電流感測器也要性能足夠好才行。

要使用電流感測器去高精度的測量功率，在前面章節所說的光是選用合適的電流感測器是不夠充分的。在測量前，需要對整體的功率測量系統（包括電流感測器）都做優化。因為，無論電流感測器能夠多麼高精度的去測量到電流，感測器的輸出訊號到功率分析儀為止的傳輸途徑上出現衰減的話，那麼也是無法實現高精度溫定測量的。

Fig.3.1中所示的是一般的帶電流感測器的功率測量系統。另外，前章節也有說過電流感測器是有分輸出電流訊號和輸出電壓訊號這兩種方式的。一般來說，比起電壓輸出使用電流輸出的感測器較多，所以這裡我們以使用電流輸出的感測器為前提，來繼續進行討論。要讓電流感測器的輸出訊號能夠毫無衰減的傳輸到功率分析儀中的話，有以下幾點條件，

i) 用於感測器供電的電源品質較好，GND 接地良好。

ii) 線間以及線-GND間的耦合電容較小，抗干擾性較高
iii) 功率分析儀的電流輸入部位的頻率特性較好，發熱較小，絕緣性能（CMRR較高，洩漏電流小）強。另外抗干擾性能要好，接地方式恰當。

普通情况下，電流感測器，感測器用的電源，功率分析儀的廠家都是各不相同的，電纜線的種類，接線的方法也都需要用戶自己去考慮。在這種情況下，能夠滿足上述所有的條件，並且將感測器的輸出訊號能夠毫無衰減的傳輸到功率分析儀中去，能夠保證可以高精度的測量到電流的，無論是店流感測器廠家，還是功率分析儀廠家，更不要說給感測
器供電的電源廠家了，不用說都知道是非常困難的。

另一方面，我司自從很久以來就用獨自的技術開發著電流感測器和功率分析儀。由 1 家公司來提供構成功率測量系統的所有要素的測量儀器廠家，在全世界都是絕無僅有的。我司的功率測量系統的特徵，有以下幾點。

i) 電流感測器為電壓輸出模式，對於可測頻率的全帶寬都有精度上的標定。

ii) 功率分析儀的電流輸入為電壓輸出型電流感測器專用，感測器的輸出電壓電位和功率分析儀的電流輸入部位的輸入電壓電位做到了最優化。
iii) 功率分析儀中內置了感測器用的電源，供給給感測器的電源品質，也一定是能夠保證在精度範圍以內的。另外，我司的功率分析儀的感測器用的電源和 GND 是一致的。同時也去除了接地所形成的一些干擾因素，在測量精度和重現性上都做了周密的考量。
iv) 感測器的輸出電纜線我們使用的是屏蔽線，在抗干擾的同時，還會對感測器輸出的增益做調整，使電纜線導致的微弱的壓降部分能夠抵銷。

甚至我司的電流感測器和功率分析儀組合之後，還會和第三方認證機構進行測量精度的評估和干擾試驗。在 Fig.3.2 中，就是在第三方認證機構使用我司的電流感測器

（CT6862，CT6863，9709，CT6841，CT6843，3274）和功率分析儀（PW6001）組合後，做抗擾實驗時的情景。

就像這樣，為了能夠讓整個系統都做到最優化，我們對構成系統的每一個要素，在設計的同時都會組合到系統內做整體的系統評估。透過這些努力，我司向客戶提供著全世界最高水準的功率測量系統。

在本稿中，我們對電力電子的領域中，在各種情況下需要用到高精度功率測量，特別是在電流測量技術上做了一個探討。並且對我司很久以來獨自研發電流感測器及功率分析儀的一部份技術經驗也做了介紹。因篇幅的關係，本稿中還存在著許多未能詳細說明的內容，甚至是未能提到的地方。像這樣的情報，我們今後還會持續提供給各位廣大的讀者參考的。