Измерительное и испытательное оборудование для лабораторий, производства, телекоммуникаций

Тестирование в гибридных/полноэлектрических шинах питания электротранспорта

Разработанные на сегодняшний день схемы электропитания для гибридных/полноэлектрических транспортных средств включают в себя, кроме электрического привода, еще питание для систем обогрева, вентилирования и кондиционирования, питание электропривода рулевого управления, тормозной системы, системы подрессоривания колес. Все это вызывает некоторые проблемы тестирования и настройки, выбора и приобретения компактных силовых установок (источников питания) высокого напряжения (от 200 до 600 В). Способность обеспечивать высокую скорость нарастания переходных тестовых сигналов является самым трудоемким процессом разработки такой продукции.

Как правило, для эмулирования (симуляции) быстропереходных импульсов в источнике постоянного тока необходимо наличие линейного или постоянного пострегулятора, который обеспечивает переключение режимов работы этого источника (гибридное устройство).

Однако при высоком напряжении сам ток будет чрезвычайно большим и неэффективным. Источники питания с режимом переключения для таких уровней мощности должны быть компактны с высокой степенью эффективности. Тем не менее, большая выходная емкость и фильтрация используется для снижения уровня пульсаций и шумов с помощью высокой частоты преобразований, хотя скорость нарастания очень медленная: от 10 и более миллисекунд.

В этой статье будет рассмотрено использование электронной нагрузки (eLOAD) как элемента серийной модуляции для обеспечения быстрого перехода от импульсов 200 А к 400 В в источниках постоянного тока с режимом переключения. В сущности, eLOAD представляет собой внешний линейный пострегулятор, который можно рассчитать и оптимизировать для тестирования типичных устройств. eLOAD удобен в использовании; встроенный в переходной модулятор, он значительно облегчает генерацию тестовых сигналов.

Требования к применению

Устройство должно генерировать импульс 200 А постоянного тока или прямоугольный сигнал в 400 В источника питания. Нарастание и спад должны занимать менее 150 микросекунд.

Решение

1.jpgПредставленная справа блок-схема тестовой установки состоит из источника постоянного тока Sorensen (0–600 В), программируемого источника 120 кВт с установленными 400 В в режиме постоянного напряжения. Тестируемое устройство должно имитировать с помощью последовательного/параллельного комбинирования силовых резисторов сопротивления в 1,67 Ом. В роли электронной нагрузки выступает модель с воздушным охлаждением от AMREL, в которой установлен режим для работы с постоянным током. Как было отмечено раньше, eLOAD имеет интегрированный переходной генератор. Эта «умная» нагрузка в переходном режиме обеспечивает следующие режимы:

  • постоянный;

  • переключаемый;

  • шаговый;

  • автошаговый;

  • одношаговый;

  • тригерный.

Для этого теста используется постоянный режим. А именно, eLOAD частотно переключается между основным и переходным режимами, заполнение и время переключения определяет пользователь. В текущем тесте ток переключается в диапазоне от 2 до 200 А с частотой 20 Гц и коэффициентом заполнения 50%.

Результаты тестирования

Тестовая установка обеспечивает импульсный ток с определенной амплитудой нарастания/спада около 110 микросекунд. Это видно ниже на рис. 1. Сигналы очень «чистые» с минимальной величиной переполнения.

Во время тестов в переходном генераторе eLOAD была установлена самая большая скорость нарастания в 50 мкс. Чтобы увидеть воздействие реактивного сопротивления тестируемого устройства на время нарастания импульса, тест был проведен еще раз без тестируемого устройства в цепи.

Достигнутое нарастание и спад были короче в два раза по времени (рис. 2). Имитируемая устройством нагрузка, которая тестируется, состоит из нескольких резисторов, скомбинированных последовательно/параллельно. В реальности было использовано 60 штук 1-омных резисторов. Для них использовали катушки индуктивности, поэтому резистивная нагрузка в тестируемом устройстве не была «чистой» и имела индуктивное сопротивление. В составляющую индуктивного сопротивления цепи входят массивные кабели, которые применяют для передачи больших токов.

2.jpg

В заключение

Выше было показано, что вполне реально достичь генерации высокого напряжения, токов больших значений, быстрых переходов в тестовых импульсах с использованием eLOAD в сочетании с компактными программируемыми источниками питания. Используя такие устройства, можно достичь большей эффективности и низкой стоимости оборудования в сравнении с высокомощными линейными источниками питания.

Дополнительные комментарии

1. Понятно, что практичные в использовании элементы высоковольтной системы могут быть очень сложными в конструкции. Поэтому их параметры и характеристики должны быть согласованы с инженерами, которые работают в этой сфере.

2. Использование стандартных силовых устройств дает гибкость в построении и конфигурации оборудования для конкретных требований тестирования.

Например:

А. Серия устройств eLOAD при включенном режиме постоянного сопротивления может быть использована для симуляции группы последовательных сопротивлений, подключенных к источнику питания.
В. В сочетании с необходимым переключателем такая система может обеспечить работу с функцией зарядки/разрядки.

3. Особое внимание необходимо уделить габаритам оборудования, которое соответствует тестируемому устройству и типу проводимого тестирования.

4. Глубокое понимание электрических характеристик тестируемого устройства – это очень важно для определения границ к тестируемым параметрам этого устройства.


Читайте также