大华电子：用军工科技解决测试难题
2020-08-25
中国电源产业网
导语：北京大华无线电仪器有限责任公司生产的DH17800A系列大功率可编程直流电源拥有较高的功率密度，节省空间成本，非常适合应用于新能源汽车、电池、光伏太阳能、ATE等领域的测试。
北京大华无线电仪器有限责任公司是我国率先建成的微波测量仪器大型军工骨干企业。
2019年10月11日国家能源委员会会议上，国务院总理特别提到，技术创新和体制机制创新是能源高质量发展的重要推动力。要加快能源开发利用关键技术和重大装备攻关，探索先进储能、氢能等商业化路径，依托互联网发展能源新产业新业态新模式。
随着纯电动汽车的逐渐普及，及国家补贴的下降，燃料电池汽车技术成为汽车领域的研究新热点。那么燃料电池的伏安特性曲线是什么样的呢，我们通过实际测试来具体了解下。
燃料电池输出特性的测量表 电解电流= 300 mA
根据数据绘制折线图如下图1所示
图1 燃料电池特性曲线
从上图分析燃料电池的输出特性偏软，难以直接与电动机驱动器匹配。燃料电池的V-I-P特性曲线如图2所示。在燃料电池加负载的起始阶段，电压Ufc下降较快，随着负载的增加，电流增大，电压下降，下降的斜率比普通电池大得多；对于某特定负载，输出功率的波动会导致燃料电池效率下降。
图2 燃料电池V-I-P特性曲线
与传统汽车一样，燃料电池汽车也必须具有很强的机动性，以便对不同的路况及时做出相应的反应，为满足机动性的要求，燃料电池汽车驱动所需功率会有较大的波动，这与燃料电池的输出特性偏软是相矛盾的。燃料电池的输出功率若波动较大，其效率会大大下降，会影响其机动性能。因此，若以燃料电池作为电源直接驱动存在两方面问题，一方面输出特性偏软，另一方面燃料电池的输出电压较低。为解决此问题，在燃料电池与汽车驱动之间加入DC/DC变换器，燃料电池和DC/DC变换器共同组成电源对外供电如图3所示，从而转换成稳定、可控的直流电源。合理的DC/DC变换器的设计对燃料电池车显的尤为重要。
图3 燃料电池车能源驱动结构
所以需要对燃料电池后端的DC/DC进行测试，为了更完善的测试燃料电池后端的DC/DC，那么就需要一款电源来真实模拟燃料电池的V-I特性。从上文分析中得出燃料电池的输出特性并非恒流、恒压或恒功率等常见的模式，如何才能更真实的仿真燃料电池呢？可以通过DH17800A系列大功率可编程直流电源解决这个问题。
DH17800A系列大功率可编程直流电源
3U尺寸容纳15KW功率，电压最高1500V，电流最大510A。较高的功率密度，节省空间成本，非常适合应用于新能源汽车、电池、光伏太阳能、ATE等领域的测试。
产品特点：
自动量程，拥有三倍宽的输出范围。
5英寸彩色触摸屏幕，操作方便，能够显示丰富的测量信息
输出功率可并联扩展至150kW
系统启停逻辑控制
支持标准SCPI指令
过压、过流和过温保护
标配 LAN、USB、CAN总线以及模拟控制接口
产品特性：
自动量程输出，拥有更宽的电压电流范围
在额定输出功率范围内电源可自动调节输出量程，是传统电源输出范围的3倍。例如15kW/1500V型号电源，当设置500V时，传统电源电流量程为10A，而DH17800A系列电流可自动将量程扩展到30A，保持15kW功率输出。
多重保护功能，安全可靠
具有过压、过流和过温保护功能，过压值可自定义设置，当电源输出电压高于设定的保护值时，迅速将电源输出切断，使您能更加放心的使用。同时具有过流、过温保护等功能，完美的保护您的负载。
支持主从并联扩展功率
该系列可本地设置电源的主从模式，通过 SHARING、RS485 接口可实现多台并联，总功率可达 540kW。
除此之外，DH17800A大功率直流电源内置函数发生器，可通过手动配置或者远程控制。
UI与IU函数可根据直流输出电压设定直流输出电流，或者根据直流输出电流设定直流输出电压。这个函数是由Excel表下的4096个数值控制。此表可通过产品前板的USB端口连接U盘,或经(SCI协议)的远程控制上传。这些函数是：
UI function：U=f(I)IU function：I=f(U)
在 UI function下,产品的测量电路决定输出电流的0到最大值水平。这4096个可能性数值中的每一个输出电流值用户在UI表中都会对应一个电压值,它们可以是0与额定值之间的任意一个。UI函数非需适合模拟燃料电池的特性。
建立燃料电池真实数据表格如下：
燃料电池V-I曲线
通过U盘或者远程上传到电源中，即可按照表格表格执行电压电流值。
也可通过FC函数进行燃料电池的模拟，可以设定一些典型的燃料电池曲线电的参数，电源自己会计算成UI表，然后交给内部函数发生器。FC函数只需要设置4个点就可以模拟燃料电池，如下图所示。
从P1到P4设定支点,P1在Y轴上,P4在X轴上。设置P2、P3点的电压和电流，产品会生成UI表,并将其上传到XY发生器。形成类似上图所示曲线。P2与P3之间的斜率取决于P2与P3的调整值,可对其自由修改,只要P3的电压低于P2,P3的电流高于P2即可。
DH17800A自动量程程控直流电源采用标准3U机箱，便于上架使用。该型产品具有电源系统化、大功率高密度、自动量程输出、波形编程输出、灵活组合扩展功率、高精度低纹波噪声、动态负载下具备的高稳定性、大功率任意波形发生、系统启停逻辑控制等特性。单台最大电压1500V，电流510A。
编辑：中国电源产业网
来源：《电源工业》杂志
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