電路對(duì)直流軌道線路噪聲的敏感程度如何？如何測(cè)試逆變器的最大功率點(diǎn)跟蹤性能？如何使用儀器來(lái)滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)態(tài)測(cè)試要求？這些是工程師在開發(fā)測(cè)試?yán)桃则?yàn)證產(chǎn)品性能時(shí)所面臨的一些挑戰(zhàn)。
EA Elektro-Automatik 提供了最佳解決方案，將函數(shù)發(fā)生器內(nèi)置于電源或負(fù)載。這樣就不必?fù)?dān)心低功率信號(hào)發(fā)生器受大功率源的影響。事實(shí)上，由于 EA 函數(shù)發(fā)生器是固件，沒(méi)有低功率硬件需要保護(hù)。函數(shù)發(fā)生器可以生成正弦波、三角波、矩形波、斜波以及自定義波形。我們可以使用這些波形：
·通過(guò)將 60 (50) Hz 信號(hào)（和諧波）加到表示直流軌道線路的直流電壓上，測(cè)試電路對(duì)電源線噪聲抗擾度的敏感度
·測(cè)試電路對(duì)不同電壓軌斜升率的響應(yīng)
·確定電路保持供電的軌道電壓范圍
·模擬電壓峰值，以測(cè)試電路對(duì)電壓瞬變的保護(hù)水平
·測(cè)試電路對(duì) kHz 自定義噪聲信號(hào)的敏感度，該噪聲信號(hào)表示開關(guān)電源的輸出。
這只是其中一些示例，表明直流電源的內(nèi)置任意波形發(fā)生器有助于工程師對(duì)電路或產(chǎn)品進(jìn)行更全面的測(cè)試，提高產(chǎn)品可靠性。
除此，EA 內(nèi)置函數(shù)發(fā)生器能夠創(chuàng)建 I-V 曲線來(lái)模擬太陽(yáng)能電池組件、動(dòng)力電池和燃料電池等設(shè)備。
1. 模擬太陽(yáng)能電池板(陣列)，進(jìn)行逆變器測(cè)試
讓我們模擬一個(gè)太陽(yáng)能電池板。我們需要為太陽(yáng)能電池板創(chuàng)建 I-V 曲線。首先，我們一起回顧一下太陽(yáng)能電池是如何工作的，這樣就能理解函數(shù)發(fā)生器可用于確定太陽(yáng)能電池板具有哪些性能。太陽(yáng)能電池模型包括一個(gè)表示由太陽(yáng)光產(chǎn)生電流的電流源，一個(gè)由二極管表示的 p-n 結(jié)，以及與 p-n 結(jié)串聯(lián)或并聯(lián)的電阻。光子撞擊 p-n 結(jié)中的電子，提供足夠的能量使電子器件躍遷到導(dǎo)帶。形成的電場(chǎng)打開二極管，電流流向太陽(yáng)能電池的輸出端。圖 2 顯示太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)單模型。
圖 2. 太陽(yáng)能電池電路模型
串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻表示太陽(yáng)能電池的損耗。串聯(lián)電阻表示太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體材料的電阻及其金屬觸點(diǎn)的電阻；并聯(lián)電阻表示由通過(guò) p-n 結(jié)的漏電流定義的絕緣耐壓電阻。具有較低的串聯(lián)電阻和較高的并聯(lián)電阻可以提高太陽(yáng)能電池的效率。
基于此模型，太陽(yáng)能電池具有如圖 3 中紅色曲線所示的 I-V 特性。p-n 結(jié)呈現(xiàn)反向二極管特性。定義曲線的關(guān)鍵參數(shù)是太陽(yáng)能電池的短路電流、ISC、其開路電壓、VOC 以及太陽(yáng)能電池輸出功率最高點(diǎn)，即最大功率點(diǎn) MPP。ISC 和 VOC 是太陽(yáng)能電池能夠產(chǎn)生的最大電流和電壓。VMP 和 IMP（如圖 3 藍(lán)色曲線所示），表示太陽(yáng)能電池所能產(chǎn)生的最大功率輸出的 I-V 參數(shù)。在其 MPP 下操作太陽(yáng)能電池可確保太陽(yáng)能電池的最大性能，是目標(biāo)操作點(diǎn)。
圖 3.太陽(yáng)能電池的 I-V 特性（紅色曲線）和功率輸出（藍(lán)色曲線）
EA Elektro-Automatik 設(shè)備（例如 PSB 雙向直流電源）的內(nèi)置函數(shù)發(fā)生器，可以輕松創(chuàng)建太陽(yáng)能電池 I-V 曲線。函數(shù)發(fā)生器需要四個(gè)參數(shù)：開路電壓、短路電流、最大功率點(diǎn)電流和電壓。圖 4 顯示將創(chuàng)建 I-V 曲線的設(shè)置屏幕。
圖 4.太陽(yáng)能電池模式的函數(shù)發(fā)生器設(shè)置屏幕
測(cè)試工程師可以使用模擬的太陽(yáng)能電池來(lái)測(cè)試光伏逆變器，以及對(duì)太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)的跟蹤情況（MPPT)。函數(shù)發(fā)生器能夠按照 EN 50530《并網(wǎng)光伏逆變器的整體效率》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試逆變器的效率。EN 50530 測(cè)試模式可確定逆變器對(duì)最大功率點(diǎn)變化的響應(yīng)。此外，測(cè)試模式下，可通過(guò)輸入改變太陽(yáng)能電池板上的輻照度及其表面溫度---這兩個(gè)參數(shù)都會(huì)影響太陽(yáng)能電池的輸出。
使用 64 臺(tái)PSB 30 kW 電源的測(cè)試臺(tái)架，工程師可以模擬 1.92 MW 的太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)。對(duì)用于配電應(yīng)用的太陽(yáng)能逆變器進(jìn)行完整測(cè)試。
2. 模擬電池以測(cè)試電池供電系統(tǒng)和充電性能
函數(shù)發(fā)生器的 XY 發(fā)生器的第二個(gè)應(yīng)用示例是電池模擬。圖 5 顯示一個(gè)簡(jiǎn)單的電池模型。該模型中，理想電壓源表示電池的開路電壓，內(nèi)阻表示電池中的電化學(xué)電阻和電子電阻。隨著負(fù)載電流的增加，電池的輸出電壓由于內(nèi)阻壓降的增加而下降。測(cè)試工程師可以確定負(fù)載（例如電動(dòng)汽車電機(jī)）在電機(jī)增加電流消耗時(shí)如何響應(yīng)電池電壓下降。
圖 5. 使用理想電壓源和內(nèi)部電阻的電池簡(jiǎn)化模型
通過(guò)ELR 電子負(fù)載的函數(shù)發(fā)生器，可以模擬電池的充電測(cè)試。負(fù)載可以確定充電器為電池快速充電提供高電流輸出的能力。此外，模擬的電池負(fù)載可以測(cè)試充電在達(dá)到 100% 充電時(shí)安全涓流充電的能力。
EA 電源和負(fù)載中的內(nèi)置函數(shù)發(fā)生器使測(cè)試工程師能夠靈活的在各種條件下更全面地測(cè)試產(chǎn)品。內(nèi)置發(fā)生器消除了低功率信號(hào)發(fā)生器與大功率設(shè)備組合的復(fù)雜性，避免了潛在的安全隱患。
關(guān)于EA
EA Elektro-Automatik集團(tuán)是歐洲領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)用功率電子產(chǎn)品制造商。公司總部位于德國(guó)北萊茵—威斯特法倫州工業(yè)中心，致力于研究、開發(fā)和制造實(shí)驗(yàn)室電源、工業(yè)用大功率電源系統(tǒng)及能量回饋型電子負(fù)載等高科技設(shè)備，并提供硬件+軟件的完整解決方案。產(chǎn)品具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，如傳統(tǒng)動(dòng)力電池、燃料電池、可再生能源、電動(dòng)汽車、軌道交通技術(shù)、航天技術(shù)、自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)、船舶與海洋工程、工藝和流程控制等。
