전기전자 전공이 아니라 기계전공자인데

 

일 관련해서 

 

전자/전기 부품의 소비전력에 대해 찾아보던 도중

 

놀라운 내용을 IEEE 논문에서 찾았네요

 

Xiao, C., Chen, G., & Odendaal, W. G. H. (2007). Overview of power loss measurement techniques in power electronics systems. IEEE Transactions on Industry Applications, 43(3), 657–664. https://doi.org/10.1109/TIA.2007.895730

 

란 논문인데 아래와 같은 내용이 있더군요

 

To date, the most common methods of determining power loss have been the conventional input–output procedure by taking the difference between the measured input and output power. From the basic definition of losses, this is a natural choice. There is always considerable error associated with the subtraction of two nearly equal numbers for high-efficiency system, whichever method is used to measure input and output power.

 

 

Input Output power 를 빼서 power loss를 측정하는 방법은 고효율 시스템에서 Considerable 한 에러가 발생한다네요

 

이 논문에선 아래와 같은 예시를 들고 있는데

 

For example, a 1-kW device with an efficiency η = 93%, input power Pin = 1000 W, output power Pout = 930 W, Power loss = Pin − Pout = 70 W, and assuming P ∝ V · I and a ±1.5% error distribution in voltage and current measurements for the input and output power, then the maximum error of loss measurement can be ±57.9 W with respect to the nominal 70 W. In other words, under these idealistic conditions, the absolute percentage error of loss is 83%. If the efficiency increases to 95%, the maximum error percentage can be 117% (Fig. 1). Clearly, there is a high degree of inaccuracy, which makes the loss figure totally unacceptable. To achieve a maximum absolute error of 5% in the total loss measurement using this method, an error as small as 0.09% in each of the voltage and current measurements is required. Such a small error is difficult to achieve, even employing the most sophisticated metering equipment.

 

Input power= 1 kW , 효율 93 %, Output power =930 W 인 디바이스에서 Power loss = Pin − Pout = 70 W 이지만

 

만약 전류, 전압 측정기의 오차가 1.5퍼센트라면

 

nominal 70 W 에 대해 power loss 의 최대 오차가 +- 57.9 W가 즉 83 %의 상대오차가 발생할 수 있다는군요

 

정말인가 하고 계산해보니 

 

Input 전력 측정값의 오차를 고려한 범위는 1030.225~970.225 W

 

Output 전력 측정갑의 오차를 고려한 범위는 958.10925~ 902.30925 W

 

Power loss = Pin − Pout 오차를 고려한 범위는 12.1 ~ 127.9 W

 

위 70 +- 57.9를 계산해보면

 

70-57.9=12.1 W

 

70+57.9=127.9 W 이란 결과가 나오네요

 

이러면 극단적인 경우지만 개발부에서 보내준 측정 소비전력이 12.1 W 인데 실제 소비전력은 70 W 일 수 도 있단거 아닌가요 ㄷㄷ?

 

거기다가 이 상황에서 효율이 95 %로 올라간다면 power loss 의 the maximum error percentage 는 117 %나 된다네요

 

논문에선 따라서 power loss가 모두 heat이 된다는 점을 이용한 Calorimetric methods

 

(system 내 유체의 온도 증가를 고려하여 계산하는 방식인것 같습니다.) 를 사용해야 정확하다면서 몇가지 방식을 소개하는 것으로 마무리 됩니다.

 

그런데 제가 충격먹고 궁금한건

 

실제 개발하는 입장에서 (특히 고효율 device) 개발자분들은

 

이러한 사실을 알고 있고 일을 하시나요?

 

그리고 정확한 소비전력을 측정하는 다른 방법이 있나요?

 

위 논문이 14년이나 지난 논문이고 전기 전자를 모르는 기계전공자니 너무 멘붕이 오네요

 

개발부에서 소비전력 이거라고 보내주곤 하는데

 

저렇게 큰 오차범위를 가질 수 있다니 충격적입니다