电源特性测试

电源特性测试（共7篇）

电源特性测试 篇1

当前, 我国的装甲车辆的供电系统构造越来越复杂精密, 传统的供电特性测试平台已经难以满足实际的测试需求。在装甲车辆电源供电特性测试平台的设计中, 需要全面地提升测试平台性能, 以确保装甲车辆供电系统运行的可靠性。

1 装甲车辆电源供电特性测试平台设计原则

计算机测控系统是装甲车辆电源特性测试平台的核心组成部分。计算机测控系统通常设计通常由软件设计与硬件设计组成。在计算机测控系统设计中应遵循以下设计原则。

1.1 精密度

精密度是计算测控系统设计中必须遵循的基本原则之一, 计算测控系统的精密度直接关系装甲车辆电源特性参数测试的最终数据结果[1]。

1.2 可靠性

在设计过程中必须确保测控系统运行的可靠性, 从而保证测试结果的可靠性。

1.3 操作性

在设计过程中, 需充分考虑系统维护与使用的方便性, 以最大限度地发挥系统性能。

1.4 可扩充性

计算机测控系统的设计应适应于不同的设备中, 兼顾系统的扩充性与通用性。

1.5 经济性

计算机测控系统设计还需要考虑系统在制造加工及运行使用方面的经济性。

2 装甲车辆电源供电特性测试平台总体设计方案

装甲车辆的电源供电特性测试平台的主要组成部分包括主发电机、起动机与辅助发电机试验台, 以及三者的电气结构。

2.1 主发电机试验台

装甲车辆电源供电特性测试平台中的主发电机试验台设计组成应包括电动机、抽冷设备、变频器、增速箱、主流电阻负载箱、联轴节、冷却润滑系统、底座、转接盘等。主发电机试验台主要负责测试, 试验主发电机主辅并网和电源品质, 并能够被用于不同类型发电机的性能试验中[2]。电源品质的测试内容应包括主发电电源品质在负载变化时的具体情况, 发电机电压输出受负载变化的影响情况[3], 以及发电机与控制系统在抛载和加载过程中的情况。

2.2 辅助发电机试验台

辅助发电机试验台设计与主发电机类似, 交流托动机的调速由变频器实现, 其他组成包括辅助发电机、制动器、转接盘、扭矩仪、控制台、转速转矩测试器、联轴节、数据采集、皮带轮等。

设计中变频器负责对交流拖动台架系统进行调速, 利用皮带轮、扭矩仪、联轴器等装置连接15KW的待测试发电机。选用风冷辅助发电机, 省略发电机冷却步骤。调速辅助发电机拖动台架的范围在发电机额定转速的25%以上。设计选用额定转速为4000rpm, 37KW功率的交流拖动电机, 以此对吸纳发动机的动态转速进行模拟。辅助发电机试验台可被用于测试辅机发电系统性能以及测试辅机并网发电对系统的影响[4]。设计中, 辅机电源利用反流二极管、接触器连接于主机配电柜上, 独立采集辅机电源的电流、电压测试参数。

3 结束语

装甲车辆电源供电特性测试平台的设计需要保证设计的精密度、可靠性、可操作、可扩充性及经济性。提升和完善主发动机试验台、起动机试验台、辅助发电机试验台及电源供电模拟并网系统四个方面的设计方案水平。通过不断改进和创新测试技术, 保证我国装甲车辆运行的可靠性及安全性, 进而提升我国国防实力。

摘要：近年来, 随着我国现代化国防建设的不断发展及完善, 对我国国防科技的先进性、稳定性及可靠性提出了更高的要求及标准。电源供电系统作为装甲车辆中的关键组成, 是保证装甲车辆安全稳定运行的基础和前提。装甲车辆电源供电特性测试的科学性、精确性, 直接关系着装甲车辆供电系统性能的提升。本文针对装甲车辆电源供电特性测试平台设计进行了简要探讨。

关键词：装甲车辆,电源供电特性,测试平台,设计

参考文献

[1]王振刚.装甲车辆电源的研究与设计[D].沈阳:东北大学, 2011.

[2]郭会然, 郑洁.外部电源特性对装甲车辆电气设备可靠性的影响分析[J].车辆与动力技术, 2015 (1) :55-59.

[3]马凌芝, 潘宏侠.装甲车辆动态扭矩测试系统的无线供电装置研究[J].车辆与动力技术, 2015 (2) :37-40+62.

[4]耿荣茂.现代装甲车辆电气系统及其研究分析方法[J].兵工学报 (坦克装甲车与发动机分册) , 1999 (3) :53-56+61.

电源测试规范的探讨 篇2

相对稳压系数:相对稳压系数:是在负载不变的情况下, 稳压器输出直流电压的相对变化量与输出电网的相对变化量的比值。绝对稳压系数:是负载不变的情况下, 稳压电源输出直流变化量与输入电网变化量的比值。电压稳定度:是负载电流保持在规定的范围内的数值, 输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对的变化。电网调整率:是表示输入电网电压由额定值变化在10%左右的时候, 稳压电源输出电压的相对变化的数值。

电气安全要求

2 对电源变压器结构的安全要求

变压器的绝缘:变压器的绕组使用的铜线应该是漆包线, 其它的金属部分应该有绝缘物质, 在实验当中不能出现绝缘层破裂的现象。变压器的绝缘电阻:变压器绕组之间的绝缘电阻最小应该是10Ω, 而且应该施加500V的直流电压, 不能出现击穿的现象。变压器湿度电阻:放在潮湿的环境之后, 变压器要进行绝缘电阻的实验, 而且潮湿环境的要求是:相对湿度是92%, 温度稳定在20℃~30℃之间, 放置两天之后要立马进行实验。

3 电源结构的安全要求

在带点部分之间和带点部分与非带点金属部分之间的表面、空间的距离要求:极间的电压需要是比250VAC大的高压导体之间, 无论是在表面之间还是在空间范围内, 都应该有0.1英寸的距离;IEC要求在交流线之间有3mm的空隙, 交流线与接地导体之间要有4mm的空隙;VDE要求交流线之间有2mm的空隙;IEC和VDE要求在电源的输入和输出之间要最少有8mm的距离。进行绝缘电阻的测试的时候VDE要求是在输入和低电压输出电路之间有7欧姆的电阻, 在可以接触到的金属部分以及输入之间应该有2Ω的电阻。

3 负载对输出电压影响的指标

等校内组:在额定电压下, 负载电流的变化△IL所引起的输出电压变化△Uo, 那么, 输出电阻就是|△Uo/△IL|欧;电流调整率:额定电压下, 负载电流变化到最大值的时候, 输出电压的最大相对变化量用百分数表示。

4 纹波电压的指标形式

纹波系数:额定负载电流的情况下, 输出纹波电压的有效值与输出直流电压的比值。最大纹波电压:在额定的输出电压和负载电流的情况下, 输出电压纹波的绝对值。纹波电压抑制比:在规定的纹波频率下, 输入电压中的纹波电压与输出电压中的纹波电压的比值。

5 漂移

稳压器在输入电压、外界环境的温度以及负载电流保持一定, 元件参数的稳定性也会导致电压的变化, 这个变化如果比较慢就叫做漂移。考察漂移的时间范围是1min~10h或者是更长。有两种方法可以表示漂移, 分别为:指定的时间内输出电压的变化或者是相对变化。

6 电磁兼容

电磁兼容性是系统在相同的电磁环境当中正常工作而且不对其它系统造成电磁干扰的能力。电磁干扰波有两种途径来传播, 一种是长波向电源线传播, 给发社区干扰, 这种长波的频率在附属电子设备的电源线的长度还不够一个波长, 辐射的量很少, 所以可以掌握发生在电源线的电压大大笑来估计干扰的大小。随着频率的增加, 波长就会越来越短, 这个时候如果只是对发生在电源线的噪声源电压来进行控制, 就不能满足消除干扰的要求, 所以, 采用了通过直接测定传播到空间的干扰波的大小的方式, 这种噪声叫做辐射噪声。

电磁兼容的试验内容有:静电放电敏感度就是有不同静电电位的物体的靠近所引起的电荷的转移。300PF电容充电到-15000V, 通过500Ω电阻放电。在测完以后要保存好数据。磁场敏感度:系统暴露在电磁辐射下不希望有的相应强度。敏感度的电平越小, 敏感度就会约稿, 抗干扰性就会越差。辐射敏感度:设备降低的辐射干扰场的度量。电源瞬态敏感度:包括电压和频率的瞬态敏感度以及尖峰信号的敏感度。工作状态磁场的干扰:各个方向的交流磁通密度小于0.5m T。传道干扰:是沿着导体传播的干扰。非工作状态的磁场干扰:磁通密度小于0.525μT。辐射干扰:用电磁波的形式传播的, 范围是10k Hz到1 000MHz。传导敏感度:当引起设备不希望有的响应的时候造成了性能降低, 对电源和信号线上的干扰信号的度量。

7 过流、过压和过热保护

过流保护是一种电源负荷的保护, 为了避免发生过负载输出电流对电源的损坏, 这个数值的范围一般是额定电流的110%~130%之间。过压保护是对端子间过大电压进行保护的功能, 这个数值的范围一般是输出电压的130%~150%之间。当输出电压在标准值以下的时候, 检测输出电压下降而停止电源并且发出报警的信号, 这个数值是输出电压的30%~80%之间。

参考文献

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[2]闫大新, 卢文生, 邓孝祥.宽范围输入反激式开关电源稳定性分析及补偿设计[J].电源世界, 2006 (7) .

[3]赵卉, 张波.电流模式开关电源中电流检测电路的分析与设计[J].中国集成电路, 2005 (11) .

[4]王德江, 李光旭, 张洪阳, 何水龙.一种新型交流稳压电源的研究[J].辽宁工学院学报, 2005 (6) .

[5]于遵谨.基于单片机的开关电源测试系统的设计[J].计算机测量与控制, 2008 (3) .

高稳定电源虚拟测试系统 篇3

一般电源稳定度的测试有众多方法[1,2]。在220 kV场发射枪透射电子显微镜的研制过程中，其线圈恒流电源的稳定度要求甚高，特别是物镜线圈恒流电源，其线圈电流稳定度达[3]到2 ppm/min。这就迫切需要搭建一套可靠，方便和高效的电源稳定度测试系统来开展工作。目前，高稳定度测试系统常采用记录仪方法，但其操作不方便，精度不高。

根据项目工作需要，作者开发了实用化的基于LabVIEW虚拟平台的线圈电源高稳定度的在线自动测试系统[4]。本文以物镜线圈电源电流稳定度测试为例，介绍该系统的组成，测量原理及软件编程实现，并给出数据处理方法及测量结果。

1 测试系统硬件组成及原理

1.1 系统组成

该测试系统组成结构如图1所示，线圈电源给线圈与采样电阻R提供电流，8位半数字多用表采集采样电阻R上的电压信号，电压数字化数据经GBIB接口连线输入到计算机，计算机进行分析处理并实时显示。

本系统数字多用表采用Agilent公司3458A多用数字多用表。3458A直流电压档具体特性为：最高8.5位(28位A/D)分辨率，最高灵敏度10 nV;0.6 ppm/24 h精度，8 ppm/年电压基准电压稳定度。线圈电源稳定度最高为物镜线圈电源，要求线圈电流稳定度为2 ppm/min，因此3458A数字多用表可以满足要求。

该系统的数据采集过程为：数字多用表3458A具有标准的GPIB接口，通过82357B模块转换成标准的USB接口，这样就可以方便地与计算机连接。

1.2 稳定度测试方法

根据国标《JB/T 9352—1999，透射电子显微镜试验方法》[1]，线圈电源稳定度的定义为在一定时间内采样电压变化量与该时间电压平均值的比值。在上面的系统组成图中，采样电阻为非常稳定的金属膜电阻，且置于恒温油箱中，因此采样电阻的电压可以真实反映线圈电源的状况。

测试过程是：让线圈电源稳定工作一段时间，连续记录采样电压，然后从中取出连续记录10 min比较稳定的数据，以每1 min为一计算区间，10 min共10个区间，计算每个区间的取样电压变化量，然后求10个区间的电压变化量的算术平均值，具体可按式(1)计算线圈电源的分钟电压稳定度：

式中：Sa为1 min电压稳定度;ΔVSV为每分钟取样电压变化量的10次算术平均值;VSV为取样电压的标称值。

2 系统的软件设计

本系统在虚拟仪器开发平台LabVIEW 8.5环境下开发，编写的程序完成的主要功能有：配置3458A数字电压表，从电压表内读取数据，数据的实时图形显示，数据的文件存储等功能。该系统设计了将数据存储为.txt文件格式，事后可以用软件Excel进行相关处理。程序流程简图如图2所示。

设计的采集程序界面如图3所示，当点击开始，设置每秒钟的采样点数与间隔时间(积分时间)，点击开始存储文件后就开始采集数据显示并存储。可以根据即时波形图与整体波形图来得到测量电压的信息。

2.1 配置3458A的程序设计

本系统中计算机与3458A的通信都使用LabVIEW的VISA函数来完成，有关特点如下：

VISA是在所有LabVIEW工作平台上控制VXI、GPIB、RS 232以及其他种类仪器的单接口程序库。采用了VISA标准，就不考虑时间及仪器I/O选择项，驱动软件相互之间可以通用。对3458A进行远程操作包括三部分：读或改变GPIB地址、给万用表发指令、从万用表读数，为正常使用3458A的各项功能需对3458A进行各项必要的配置。

2.1.1 初始化3458A

首先配置GPIB地址，通常3458A出厂时预留的地址默认为22，可以将其地址设置为：GPIB0::22::lNSTR;其次测试3458A是否与计算机正常连接，如果给3458A发指令“ID?”，仪器将会返回“HP3458A”，因此利用这一点就会很方便的知道3458A是否正常与计算机连接，其程序框图如图4所示。

2.1.2 预设置3458A状态

通电后3458A首先处在power-on状态，此状态下trigger arm,trigger,sample events事件都预设置为AUTO模式，这使得万用表处于不断的读数状态，所以在为万用表的测量设置之前，必须先悬挂读数，使其不在读数状态。解决此问题的方法是presetting万用表，即发送“PRESET NORM”或者“PRESET FAST”命令，其程序框图如图5所示。

2.1.3 定义3458A测量功能

如要测量直流电压，则需发送FUNC DCV命令至3458A,DCV为FUNC的第1个参量，第2个参数口r以定义测量分辨率，其设置方式包括以下两方面：

(1)Autorange方式：在每次读数前万用表3458A取样输入数据，并且自动选择测量范围，因此这种方式需要花费更多的测量时间。在power-on/PRESET NORM状态下，Autorange被使能，也可使用ARANGE ONCE命令选择将Autorange使能一次。

(2)定义范围方式：例如若使用“DCV 2.5”命令，则将设置万用表3458A的最大输入电压为2.5 V，万用表白动选择量程为DC10 V，其程序框图如图6所示。

2.2 配置3458A的A/D转换器程序设计

A/D转换器的设置决定测量速度、分辨率、精度和电压或电阻测量时的抗噪声，配置A/D转换器的因素有三个：参考频率、综合时间和分辨率。参考频率与万用表抵制噪声的能力有关，这里应注意当断电或者Reset后，参考频率值恢复为默认值，需重新设置参考频率值;综合时间为A/D转换器测量输入信号的时间，可以用NPIC命令或APER命令来设置综合时间，例如若A/D转换器的参考频率设置为50 Hz，则其周期为1 50=20 ms，假如设置10PLCs，则综合时间为20 ms×10=200 ms;在测量DC或电阻时，分辨率是取决于A/D转换器的综合时间的，当定义分辨率时，就相当于间接定义了综合时间，其程序框图如图7所示。

2.3 设置3458A的触发事件

若要使万用表读数，则必须按顺序执行以下三个事件：触发端事件、触发事件和取样事件。

(1)触发端事件使能触发事件，用TARM命令定义。

(2)触发事件使能取样事件，用TRIG命令定义。

(3)当取样事件发生时，万用表读一次数。

然后按照定义好的读数次数，万用表循环读数。用NRDGS命令定义，第一个参量为每次触发事件后读数个数，第2个参量为定义取样事件方式，其程序框图如图8所示。

3 测试结果

使用该系统首先对3458A数字表的零漂(测试两表笔短接时电压值即电压表的零漂)进行测量，在实验室环境下得到如图9所示的测试曲线。当3458A数字表稳定工作时，得到其零漂小于1μV，因此可以看出该系统具有相当高的精度，当测试电压值超过1 V时，可以达到1 ppm的测试精度[4,5]。

然后使用该系统测试了电子显微镜的物镜线圈恒流电源的稳定度。由于线圈恒流电源中，其采样电阻具有非常高的稳定度(置于恒温邮箱中且温漂小于1 ppm/℃)，因此采集该电阻两端的电压就可以计算出线圈电流的稳定度。当电源工作比较稳定时，使用该系统采集采样电阻两端的数据以.txt文件格式存储。使用Excel软件可以方便地对存储的数据进行处理。如图10所示，可以得到整体效果图，然后可以选择一段比较平稳的10 min数据来进行处理计算，就可以得到电源的1 min稳定度。

4 结语

通过实践应用，在多路高稳定的电源稳定度测试中，该系统具有高精度，方便与高效等优点。由于采用计算机软件采集处理测试数据，可以减少人为的测量、处理误差，同时节省大量的人力物力，提高了工作的效率。

参考文献

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[3]马秀龙,董浩斌,武彬.基于LabVIEW串口通讯的多路数据采集系统[J].工业控制计算机,2008(5):35-38.

[4]Agilent Technologies.3458A multimeter users guide[M].US:Agilent Technologies,2000.

[5]肖华菊,王翔,张洁.激光器线宽虚拟测试系统[J].计算机测量与控制,2011(8):1861-1865.

[6]罗光坤,张令弥,王彤.基于GPIB接口的仪器与计算机之间的通讯[J].仪器仪表学报,2006(7):42-46.

[7]中国人民解放军总装备部.GJB5109 2004装备计量保障通用要求检测和校准[S].北京:中国标准出版社,2004.

[8]张毅刚,彭喜元.自动测试系统[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2001.

[9]朱祖福,沈锦德,许志义.电子显微镜[M].北京:机械工业出版社,1980.

[10]樊玉富,薛长生.虚拟仪器测试系统的系统级自动校准装置设计[J].计算机测量与控制,2011(8):1872-1875.

电源及其测试的热点与动向 篇4

数字电源及其IC营收将在2014年上跳65%

据IHS, 全球数字电源市场正在经历爆炸式的增长, 数字电源和数字功率集成电路 (IC) 预计2014营收增长近65%。如图1, 2014年数字电源的全球收入预计达33亿美元, 预计2018年将攀升到118亿美元。与此同时, 数字电源IC的全球收入将在2014突破6.05亿美元, 2018年达到31亿美元。

单位:百万美元

数字电源为客户提供了许多超过传统模拟电源的优点, IHS电源和存储元件分析师Jonathon Eykyn指出, 包括整体材料清单 (BOM) 的降低。这是通过减少分立元件的数量, 减少碳足迹, 提高功率密度, 提供监控, 优化的功率和系统, 同时在运营、加快上市速度等方面得到了改进。

从通信正渗透到多个领域

台达 (Delta) 电子在2013数字电源市场有最大份额, 估计占10.3%的行业总收入。其次是Eltek和爱默生 (Emerson) , 分别占有9.1%和8.8%的市场份额。

在数字电源IC市场, TI估计有9.8%。英飞凌和Powervation紧随其后, 分别获得9.6%和8.9%的市场份额。

可见, “数字电源和数字电源IC市场仍然相当分散, 没有供应商具有主导地位, ”Eykyn认为, “这意味着竞争和创新是获取客户的主要手段。”

尽管数字电源市场已公认擅长在服务器和电信市场, 然而, IHS现在开始看到越来越多的更广泛产品和应用, 这是推动其快速增长的原因。

“数字电源在经历了几年的具有商机的技术开发后, 已进入了快速发展期。”国际整流器公司 (IR) 亚太区销售副总裁潘大伟也同样认为, 预计今后10年对高能效产品的关注会推动数字电源管理在DC-DC转换器等领域的应用。为此, IR推出了高性能CHi L数字IC和分立产品 (例如面向DC-DC应用的Pow IRstag多相器件) 。

苏州易能微电子科技公司是把数字电源带入消费电子的典型。该公司是国内第一家做数字电源的企业, 也是为数不多能把数字电源芯片做进消费类电子的供应商。易能微CEO吴钰淳称, 早期数字电源主要应用在工业领域。随着技术经历了十多年的发展, 2011年后每年都有数字电源IC的小公司被大公司并购, 数字电源IC不断挑动着资本界和传统电源IC界的神经。

以前数字电源IC被认为具有两个突出的缺点:功耗高, 成本高。但随着半导体制造技术的发展, 已无法阻止数字电源替代模拟电源的历史进程。以i Watt (注:已被Dialog半导体公司收购) 等创新公司为代表, 数字电源技术很好地应用于LED驱动和AC/DC等典型的消费类领域。

目前典型的数字电源架构可以分为:

1.以DSP/ARM/MCU为中心的软件架构;

2.以ASIC为中心的硬件架构;

3.易能架构, 软硬件结合的架构。

“很明显可以看出未来数字电源架构的变化趋势。第一种架构非常灵活, 但性能瓶颈、使用复杂是最被诟病的;第二种架构的灵活性较差, 而电源应用千变万化, 因而无法满足大量电源设计的需求;第三种架构无疑是未来数字电源架构的典范。”另外, 工业电源设计会变得出乎意料地简单, 会带来一系列新的工业技术突破和变革。

提升效能来自于两个方面:开关器件为代表的功率损耗、系统不必要的功率浪费。前者靠改进开关器件为主, 也是各大IC厂商激烈竞争的领域。后者依靠的是对系统的管理, 其重要性越发体现出来。小到一个平板中最耗电的CPU需要复杂的动态功耗管理, 大到服务器系统中对于能耗的复杂管理都是传统模拟PMIC无法解决的问题。这就是数字电源应用的大好舞台。

事实上对于系统能耗管理早已应用了数字电源管理技术, 只是一直以来没有一家公司能真正推出一款方便强大而又灵活的PMIC, 大多数是采用DSP/MCU等通用器件来处理这些复杂的问题。但DSP/MCU显然没有足够的管理和处理速度来应付各种电源应用场合。易能正致力于应用全新的数字电源架构来解决这个世界性的难题, “这种能耗减少的贡献远胜于建一个三峡水电站。”

功率器件:效率在提升, 封装是重要创新

器件

英飞凌电源管理及多元化市场部经理肖辉:目前看来, 功率半导体器件的整体市场将持续增长, 效率和功率密度将是衡量系统解决方案的重要因素。智能手机、平板电脑、消费电子和智能家居市场的崛起, 对于解决方案的功率密度和便携性要求月来越高。为满足能效社会的需求, 光伏发电、风力发电、新能源汽车等行业需求仍将强劲, 服务器电源、通信电源、笔记本电脑等传统市场对于系统效率的要求也越来越高。半导体技术方面, 现有硅半导体器件的持续创新, 比如降低导通阻抗, 减小开关损耗, 封装技术的创新, 可以实现系统效率和功率密度的提升。此外, 宽禁带半导体技术, 如Si C和Ga N半导体市场的发展也值得关注。

封装

安森美半导体亚太区电源管理部市场推广经理蒋家亮:从封装技术的角度来说, 为了配合智能手机、平板电脑、通信、计算机等应用对减小方案尺寸的需求, 安森美等供应商在不断推动微封装及功率密集型封装, 例如安森美SO8F、µ8FL、Phase FET、双MOSFET封装等, 其中, 增强散热性能的SO8FL (从顶部及底部冷却) 的散热性能优于竞争对手50%。

系统典型应用的端到端大功率电源解决方案

Sy n Q o r中国区经理袁文俊:高功率密度要求是电源设计的一个关键性挑战。目前, 电源技术正朝向更小尺寸、更大功率、更高功率密度发展。同时, 也需要基于电源技术和经验, 根据客户的实际应用, 为客户提供端到端的系统级解决方案。

Syn Qor一直立足于传统标准的工业封装砖型模块的研发和生产, 而且现在已经逐步扩展到为客户提供系统级的端到端的解决方案。以往客户需要自己搭建模块外围线路, 由于他们不是电源专家, 可能要去翻阅很多资料, 寻求很多帮助。而我们能够根据对模块电源的专业知识, 为客户提供有针对性的系统解决方案, 可大大提升客户推出新品的效率, 并帮助完善稳定性和可靠性。

燃料电池解决方案是Syn Qor从去年开始关注的目标市场。目前燃料电池多用于通讯设备、基站的备份电池组。这种新型的燃料电池里面填充氢气等气体, 使电池组体积变小, 重量也大大降低。Syn Qor针对该目标市场, 推出了1/8砖、1/4砖和1/2砖系列的高压非隔离产品。此类产品特点是输入和输出范围都极宽, 例如1/2砖产品输入范围可达9~90V伏, 输出0~90V。之所以需要这么宽的电压范围, 因为燃料电池从满充到放电完成的过程中, 由于燃料电池的内阻和大电流放电的存在, 其输出电压会有很大幅度的跌落。因此Syn Qor提供的这种标准化、宽输入调节的大功率模块, 可以帮助解决这种问题, 大大简化了客户的系统设计和实际应用。而且, 非隔离架构使得这款产品的转换效率非常高, 可达96%或97%以上。这也和目前倡导的高效节能的绿色能源理念相契合。

同时, 配合电池充放电回路的应用, Syn Qor的模块还带有电压和电流监控功能。当蓄电池没电的时候, 其充电电流非常大;而当快要充满时, 则可以调整输出电流, 减少功耗。

芯片实现微纳功耗

ADI公司电源管理部门市场工程师张洁萍:我们可以通过新的控制技术降低静态功耗, 降低轻载功耗;通过器件集成的特性提升整体工作效率, 如电源器件通过检测系统的工作状态动态调节输出电压来达到效率优化的目的;在功率器件方面通过工艺改进来提高效率。各种所做的提升均为节能环保理念做出应有的努力。

电源管理方面, 传统的开关电源工作时需要至少1m A的静态电流, 但是ADI将要发布的若干开关电源产品实现了n A级的静态电流, 这在控制方式上和器件选型上均做了优化。

A D I已推出了一系列主打低功耗的产品和解决方案, 例如, A D u M 1 4 4 x可谓功耗很低的数字隔离器;还有ADXL362, 是微功耗、3轴、±2 g/±4 g/±8 g数字输出MEMS加速度计;AD9249和AD9681是新款14位模数转换器, 以最小尺寸提供最低功耗;AD8232为单导联心率监护模拟前端;还有基于电化学传感器的ADI微功耗有毒气体检测解决方案。

T I推出了五款超低功耗电源芯片, 支持新一轮能量采集设计。五款产品可高效提取和管理从光源、热源或机械能源采集的微瓦 (m W) 至毫瓦 (m W) 级电源。该bq25570、bq25505、TPS62740、TPS62737与TPS62736支持业界最低工作静态电流, 可为无线传感器网络、监控系统、可穿戴式医疗设备、移动附件等难以获得供电的应用实现无电池工作。

英联电子提供延长电池寿命的绿色产品:英联电子将LDO (UM153xx) 的静态电流降低至0.8m A@Vin=3V, 与市场上的其它同类产品相比, 有效延长了电池20%的使用寿命。

对传统的LDO技术来说, 支持2节干电池输入 (最低2 V) 和1.8 V M C U内核电压是个挑战。过去, 普通LDO最低输入电压仅为2.5V, 压差400m V。为此, 英联开发出了一款LDO (UM375) , 可支持2V输入和MCU内核电压1.8V输出, 这也意味着能有效转换90%的能量延长电池寿命。

电源测试需要整体方案

艾德克斯电子 (I T E C HElectronics) 股份有限公司资深顾问刘轩诚博士:在围绕着电源测试的众多相关领域, 整体测试方案的需求日益明朗化。硬件的配置已经不能够满足现代化的测试需求, 忙碌的工程师需要测试软件的配合, 才能更加出色的完成任务。比如在自动化的生产线上, 很难想象没有整体方案的配合, 工程师需要不断的走到每一台仪器的面前去分别操作, 这会是多么可怕。艾德克斯拥有60多年的测试测量背景, 是领先的电源、电子负载以及相关整体测试方案的供应商, 为电源、汽车电子、电池、新能源等领域的测试提供最佳的解决方案。以电源测试来说, IT9500电源自动测试系统以5U的超小体积和包含18个大项的电源测试项目成为超越传统的测试解决方案, 是工程师电源测试的首选, 工程师只需要通过电脑上的软件进行勾选和填写, 就可以实现对整个测试过程的监控, 无需操作人员具有任何编程基础。在目前大力推进的电动汽车方面, 艾德克斯IT9600电池测试系统可以应对动力电池测试的挑战, 汽车的动力电池电流可达400~500A, 塔吊、吊车上的充电电池可能高达1000~2000A, 艾德克斯IT9600电池测试系统可以满足这种大电流的测试需求, 还能够实时监控测试中每一个单体电池的温度和内阻变化, 做整体、全面的测试。很多汽车电子工程师正在使用艾德克斯的汽车电子测试方案, 并且获得了很大的帮助, 我们把符合DIN40839和ISO16750-2标准的汽车电子功率网用电压曲线内置在IT6500宽范围直流电源里, 工程师直接把曲线调用出来即可, 无需自己再手动编辑。艾德克斯注重测试方案的整体性和性价比, 力求让工程师每一天的工作更加轻松、顺利、高效。

2014慕尼黑上海电子展上的展位

参考文献

[1]李健.智能电源管理.电子产品世界, 2013 (2) :10

[2]李健.节能:有条件的自我救赎.电子产品世界, 2012 (2) :13

[3]Prakash P, Shin K.高能效系统的功耗优化技术.电子产品世界, 2013 (9) :57

[4]Haug B.通过数字电源系统管理来控制您的电源.电子产品世界, 2013 (11) :19

阵面电源自动测试技术研究 篇5

有源相控阵体制雷达电源与其他体制雷达电源相比有较大的差异,在固态有源相控阵雷达中,阵面需要多台功率很大的低压直流电源向T/R组件供电,它要求电源高可靠、高效率、可监控。由于受到体积、重量和工作环境条件等诸多因素的限制,阵面电源的体积、重量、散热、电磁兼容是设计的难点,高功率和高密度阵面电源成为有源相控阵雷达的关键件之一。

由于阵面电源的使用数量多,因此高度自动化和可控化的阵面电源测试系统是提高测试能力、减少测试时间的保障。通过改善测试条件,使用成套设计的自动化测试硬件和测试软件能够对电源进行各种定性与定量分析,提高电源测试的效率和精度。

1 阵面电源自动测试系统的组成和功能

阵面电源自动测试系统框图如图1所示。

测试系统主要由工控机、电源测试控制分析系统、数据采集卡、测试接口控制箱、EMC分析系统等组成。测试系统以工控机及测试系统控制分析软件为核心,控制连接被测电源的程控大功率交直流电源和电子负载,使被测电源静态、动态等工作状态中的各种指标按照设计要求进行测试、分析、记录。

阵面电源自动测试系统主要完成电源系统的电性能测试、EMC(电磁兼容)测试和热测试。测试系统除了能进行自动化的电源常规静态特性和动态特性测试外,还能满足阵面电源在T/R组件类负载大电流、高动态工作条件下的瞬态特性测试要求。

2 阵面电源自动测试系统的工作原理

阵面电源自动测试系统在电源测试控制分析系统软件的统一控制下进行电源的测试。

电源测试控制分析系统对测试项目进行工程管理。系统管理模块为每个测试项目建立测试项目数据库,用于管理测试历史记录、测试数据文件记录和测试系统设置参数。完整的实验历史文档,便于事后统计被测电源寿命、进行失效分析。特别适合于电源老练测试系统。

电源测试控制分析系统通过RS-232、USB(隔离)等数字接口控制所有的仪器和设备,自动完成测试项目,显示和存储数据,并给出相应的数据分析结果,以及形成测试报告输出。电源测试控制分析系统基于软件编程,开发了仪器的高级功能,能够完成电源调整率、元器件特性、电源EMC特性以及器件功耗等的自动测量。扩展了仪器设备的能力,提高了工作效率。

电源测试控制分析系统进行综合的安全保护。设有专门的被测电源系统过载保护模块,根据实时测试数据和预设参数,通过2余度控制方式(模拟控制信号和软指令)对一次程控电源和电子负载进行应急程序关闭保护;对数字接口进行隔离,保护接口不被冲击电流和电压损害;仪器探头根据测试要求采用限幅器、衰减器和隔离措施,保护仪器的安全;对测量仪器和控制计算机进行隔离供电,保护仪器和控制系统的安全。

3 电源测试控制分析系统的特点

电源测试控制分析系统的组成如图2所示。电源测试控制分析系统采用模块化设计,依据软件工程进行开发。由于电源测试项目种类较多,对相应的测试功能模块采用分级管理,便于升级和扩展。

电源测试控制分析系统是阵面电源自动测试系统的软件平台。运行于Microsoft Windows XP操作系统,采用Labview/CVI编程。人机界面均采用Windows界面。系统管理模块提供图形界面用于操作人员选择并启动功能模块。电源测试控制分析系统的功能模块包括:系统管理模块、电源测试安全保护功能模块、测试数据处理和报告生成模块、A/D采集通道校准模块、在线帮助模块。

3.1 系统管理模块

系统管理模块对测试项目进行工程管理。系统管理模块为每个测试项目建立测试项目数据库,用于管理测试历史记录、测试数据文件记录和测试系统设置参数。其特点如下:

a) 系统保存了完整的实验历史文档,便于事后统计被测电源寿命、追查失效因素。

b) 首次测试建立测试项目后,后续测试只要调入测试项目文件,就可自动设置上次系统设置参数,提高了工作效率,减少了人为操作失误的可能性。

c) 基于数据库的项目管理,可以对多种类型的数据进行统一集中管理,界面友好、易操作。

3.2 电源测试安全保护功能模块

电源测试安全保护功能模块在电源测试模块运行时对被测电源系统的供电电源、被测电源和电子负载进行保护。具体保护功能如下:

a) 预先设定保护参数阈值。由操作人员设定被测电源系统的保护条件,即输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出功率和器件表面温度的阈值,当参数超过阈值后启动保护操作。

b) 预先设定保护动作顺序。测试人员可预先设定保护动作的顺序,例如一次程控电源和电子负载的关闭顺序。

本模块特点如下:

a) 将电源安全保护模块直接设在系统管理模块下,对所有的测试模块提供统一的保护,可避免操作人员电源保护设置的疏漏和不统一带来的安全隐患。

b) 提供了可灵活设置的保护操作参数阈值和保护动作顺序。

3.3 测试数据处理和报告生成模块

测试数据处理和报告生成模块对测试数据进行处理,调用测试项目参数生成测试报告。具体功能为:测试数据存盘记录;根据测试项目设置参数和测试数据自动生成测试报告。

3.4 A/D采集通道校准模块

A/D采集通道校准模块采用软件校准方式对差分同步A/D采集通道进行自动校准,校准数据存于系统设置文件内。测试模块工作时,自动调用校准参数对A/D采集通道的测量数据进行修正。

校准时,校准模块控制A/D采集通道和高精度数字多功能表对高稳定信号源同时进行测量,校准模块根据高精度数字多功能表的测量结果自动对A/D采集通道的零点和灵敏度进行校准,并将校准参数存入系统设置文件。

3.5 在线帮助模块

为用户提供帮助文档,帮助测试人员尽快了解阵面电源测试系统组成及功能,熟悉测试操作过程。

4 阵面电源自动测试系统的特点

a) 针对性强的测试系统管理。针对电源测试要求,对测试项目进行数据库管理;针对多种类型的测试采用模块化设计,便于升级和扩展。

b) 便捷的测试功能扩展。采用软件编程对多台仪器设备联合控制, 自动完成电源调整率、元器件特性等测量功能;A/D采集通道可灵活设置测量信号种类、隔离功能和带宽。

c) 妥善的系统安全设计。安全系统进行综合安全设计;设专门的被测电源系统过载保护模块,采用数字、模拟2余度保护控制;仪器设备控制接口隔离;仪器、A/D采集通道采用限幅器、衰减器和隔离措施;测量仪器和工控机隔离供电;电源系统漏电保护。

5 结束语

按高密度电源测试要求研制的专用自动测试系统,用于控制测试仪表和设备,记录数据并进行相关计算,以及进行设备安全监测等功能。该测试系统能通过RS-232或USB接口控制测试系统中的所有设备自动完成测试项目。测试控制系统具有专门的数据库提供数据的管理和后处理能力,能够实时显示主要测试参数和波形,记录测试数据,进行数据分析并自动生成测试报告。该系统还具有测试接口控制箱,能将被测的交、直流信号进行输入调理,满足高瞬态电流信号的保真采集。此外,该系统具有灵活的架构和扩充能力,对特殊的测试要求能扩展测试程序;具有设备和人身安全保护。总之,专用的阵面电源自动测试系统为大批量阵面电源性能测试提供了高效率、高精度的技术手段,有利于提高阵面电源的性能一致性和可靠性。

摘要：阵面电源作为相控阵雷达的主要部件之一,因其使用数量较多,为提高测试效率和精度,需要建立能够完成多项性能指标测试的阵面电源自动测试系统。介绍了阵面电源自动测试系统的组成及原理,系统采用NI公司的Labview虚拟仪器软件平台集中控制电源、负载和测试仪表,自动进行电源静态特性、动态特性以及电磁兼容和热特性测试,并基于数据库对测试数据进行管理和后处理。

关键词：阵面电源,自动测试系统,数据库

参考文献

[1]卢晨.T/R组件自动测试技术研究[J].电子工程师,2003,29(9):35-36,42.

电源特性测试 篇6

一、线性负载工作状态的确定

例1如图1所示是某直流电路中电压随电流变化的图象,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻两端电压随电流变化的情况,下列说法正确的是()

( A) 阴影部分的面积表示电源的输出功率

( B) 阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率

( C) 当满足α = β时,电源的效率最大

( D) 当满足α = β时,电源的效率小于50%

解析: 根据闭合电路的欧姆定律和U - I图象的特点可知,阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率,即电源的输出功率,( A) 正确,( B) 错误; 当满足α = β时,电源的内阻等于负载电阻,电源的效率为50% ,输出功率最大,( C) 、( D) 错误.

例2在如图2所示的U - I图象中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线Ⅱ为某一电阻R的U - I图线. 用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路,由图象可知()

( A) 电源的电 动势为3 V,内阻为0. 5 Ω

( B) 电阻R的阻值为1Ω

( C) 电源的输出功率为4 W

( D) 电源的效率为50%

解析: 由图线Ⅰ可知,电源的电动势为3 V,内阻为r =E / I短= 0. 5Ω,由图线Ⅱ可知,电阻R的阻值为1Ω,与电阻R相连组成闭合电路的电流为I = E/( r + R) = 2 A,路端电压U= IR = 2 V( 可由图读出) ,电源的输出功率为P = UI = 4 W,电源的效率为η =UI/EI×100% = 66. 7% ,故选项( A) ( B) ( C) 正确,( D) 错误.

点评: 紧紧抓住电源的伏安特性曲线中纵轴的截距表示电动势,横轴的截距表示短路电流,斜率的绝对值表示内阻,而导体的伏安特性曲线是斜率的绝对值表示导体的电阻. 两条曲线的交点表示该导体接在该电源上的工作状态,交点横、纵坐标之积表示负载电阻消耗的功率,即电源的输出功率,再结合电路规律进行求解.

二、非线性负载工作状态的确定

例3某同学用图3甲所示的电路探究电学元件的U - I关系,得到的数据描在图3乙所示的坐标纸上.

( 1) 观察图3乙所描数据点的分布情况,画出电学元件的U - I曲线.

( 2) 当电压表示数U = 2. 0 V时,元件的电 功率值为_____W( 保留2位有效数字) ,此值与元件的实际功率值相比_____ ( 填“偏大”、“偏小”或“相等”) .

( 3) 如果把这个电学元件直接接在一个电动势为1. 5 V、内阻为2. 0Ω的电池两端,则电学元件两端的电压是_____V.

解析: ( 1) 将图3乙中的点迹描成平滑的曲线,如图4. ( 2) 由题图乙可知,当U = 2. 0 V时,电流I = 0. 5 A,则功率P= UI = 1. 0 W; 由题图甲可知,电流表的读数是电学元件和电压表这个并联电路的总电流,其功率比电学元件的功率偏大; ( 3) 作出该电源的路端电压U与电流I的图象,如图,由图读出交点的纵坐标,即U = 0. 8 V.

电源特性测试 篇7

随着粉尘排放标准的提高,对于本体已定型的老式电除尘器,如何达到新标准就成为不得不考虑的问题。先进的电源技术及其智能化控制系统在提高除尘效率和降低能耗方面起到越来越重要的作用,三相工频电源和高频电源开始部分地取代传统的单相工频电源。本文就各类电除尘高压电源的性能特点予以分析比较,并结合运用情况,总结出选用策略,以供今后相关改造参考。

1 单、三相工频电源与高频电源的性能对比

老式电除尘器常采用基于怀特电除尘理论的火花自动跟踪方式的单相工频电源,其结构简单、投资少,且电压的脉动峰值有利于末电场收尘,但从除尘效率、电能转换效率、综合性价比上考虑,常规单相工频电源明显劣于三相工频电源和高频电源。下面从几个方面对各类电源的性能进行对比。

(1)输入电源类型特点。常规单相工频电源为单相,不平衡负荷;三相工频电源为三相,平衡负荷;高频电源为三相,平衡负荷。

(2)电能转换最大效率。常规单相工频电源约为70%;三相工频电源、高频电源约为90%。

(3)输出电压、电流。常规单相工频电源因输出电压的峰值与平均值有较大差异,故施加到电场上的电压有效值受到一定限制,但脉动峰值较大,有利于末级电场收尘;相对单相工频电源,三相工频电源在相同二次电流下施加到电场上的电压可提高约20%,电场输入功率可提高30%;高频电源类同于三相工频电源,但高压电流的脉动系数更小,二次电压更高。

(4)对收(除)尘效率的影响。常规单相工频电源因电场电压有效值受限而影响了粉尘荷电率的增大,即影响了除尘效率的提高;相对单相工频电源,三相工频电源可使除尘器运行在一个较高的电压水平,提高了收尘功率,进而提高了除尘效率;高频电源类同于三相工频电源,同时在电场闪络控制方面具有快速的优势。

(5)体积及安装场所。相对高频电源,常规单相工频电源和三相工频电源体积大,控制柜需装于室内;高频电源体积小,其控制柜常与高频变合为一体,不需专门的控制室。

(6)投资、维护费用。常规单相工频电源投资小,维护简单;三相工频电源投资较单相工频电源高,维护较简单;高频电源投资、维护费用最高。

(7)缺点。常规单相工频电源电能转换效率低,难以克服反电晕危害,二次电压电流脉动大、平均值低,不利于提高总体除尘效率(特别是对前级电场);相对高频电源,三相工频电源的三相可控硅调压环节是薄弱点,闪络冲击较大,三相整流变相对复杂,另外二次功耗控制有待改进;高频电源控制技术和制造工艺的难度大(尤其是800mA以上的大容量高频变),可靠性较低(特别是IGBT主器件易受运行工况影响)。

(8)研发方向。常规单相工频电源目前的研发方向是提效节能型EP高压电源及其智能优化控制的脉冲供电,但待成熟化;三相工频电源目前的研发方向是提高三相可控硅(可晶闸管)控制的快速性、可靠性,并改善二次功耗的控制;大容量、高可靠性以及控制策略的优化是高频电源研发目前需解决的问题。

由以上分析可知,不同类型的高压电源最本质的差别首先是“对收尘效率的影响”,其次是“电能转换最大效率”的差异,而三相工频电源和高频电源应用效果相似。

2 电除尘高压电源控制策略

下面以一个实例说明电除尘高压电源控制策略的重要性。

广东湛江电力有限公司#3炉电除尘电控系统原为GGAj02-H型,配套DAVC型控制调整器,容量均为1.0A/72kV,振打由MPC-10A可编程序时控仪控制。由于设备运行年限较长、设备老化,加之DAVC调整器和低压MPC-10A可编程序时控仪的控制机理落后,运行方式少,人工调整多,调试复杂,且控制精度低,工作点易漂移,尤其是振打方式落后,使得极板易积灰,起晕电压高和反电晕严重,各电场普遍呈现电场运行参数二次电压高、二次电流低现象,导致粉尘荷电不充分,影响除尘效率。对此,决定在运行中对相应的电控系统进行局部改进。改进方案如下:

(1)用MVC196-K型控制器替换原DAVC型控制器,并增加柜内模块,在兼容原有高压控制柜接口的基础上增加断电振打接口、通信接口。

(2)用可编程PLC控制器替换原可编程时控仪,在兼容原有低压控制柜接口的基础上增加断电振打接口、恒温控制接口、通信接口。

(3)重新设定振打周期与时间。首先对1EP的电控系统进行了改进。改进前、后1EP各电场运行参数对比见表1。

从表1可见,改进后的#3炉电除尘1EP电控系统运行参数有较大改善(比未改造的2EP各电场参数也有很大改善)。另外,粉尘浓度在线监测仪显示,改进后的粉尘浓度下降了约20mg。

由此可知,在电除尘本体和高压电源本体不变的情况下,控制系统及其控制策略对电场运行参数以及除尘效率都着极大影响,即在选择电除尘高压电源时,必须同步选择先进且合适的控制系统及其控制策略。

3 工频电源与高频电源的实际运行情况比对

广东湛江电力有限公司先后使用了常规单、三相工频电源和高频电源,运行效果如下。

(1)自1994年一直使用常规单相工频电源。运行效果:控制方式落后,电场电压较低;随运行时间的增长,积灰问题突出,除尘效果逐渐下降,尤其是#3炉2EP;粉尘含量约为120～160mg/(N·m3)。

(2)三相工频电源自2011年4月起用于#4炉电除尘。运行效果:电场电压、电流皆能达到额定值;停炉时的检查情况表明,极板极线积灰情况显著好转(不排除煤质因素);粉尘含量为38mg/(N·m3)。但由于控制策略仅注意吸收粉尘和防止积尘,而忽略节能,因此三相工频电源运行功率大。

(3)高频电源自2007年6月起用于#1炉1EP和2EP的电场。运行效果:最初每个电场使用2台400mA高频电源,由于控制柜密封性差和控制板防潮性差导致多次故障;后于2009年改为每个电场使用1台800mA高频电源,并改进密封性和防潮性,运行情况好转;粉尘含量约在100mg/(N·m3)。高频电源总体效果好于单相工频。但从电场内部检查情况看,使用高频电源的极板极线仍有积灰(不排除振打控制策略影响);运行中易产生C2H2,表明绝缘及其均压设计还不是很成熟;噪音控制不好,常有啸叫声。另外,高频电源和控制回路、调压回路与变压器作一体化设计,置于电除尘顶部,电气元器件的性能易受到高温、高湿环境影响。

由以上分析可知,#4炉三相工频电源及其控制系统的吸收粉尘和防止积尘效果较好,而高频电源的应用不够成熟。

对本体、控制室、电气安装场所已定型的老式电除尘器,在选择高压电源时,重点应考虑可靠性、成熟度、除尘效率及节能,宜首选已经应用广泛且有较好效果的三相工频电源及其控制系统,而高频电源需进一步研制并有待成熟化。目前,普遍认为单相工频电源可用于末级电场,三相工频电源可用于各电场(但应尽可能提高额定电压),而高频电源宜用于前级电场。至于是否采用多种电源给不同电场供电的方式,取决于两个前提条件:被应用的电源技术是否可靠成熟;其优势是否关键且不可替代。

4 结束语

通过对比3种电除尘高压电源的性能特点和实际运行效果,可以看出目前已经应用广泛且有较好效果的三相整流电源及其控制系统宜为首选,同时,与高压电源配套的控制系统及其控制策略是必须同步甄择的重要内容。

参考文献

[1]GB 13223—2005火电厂大气污染排放标准[S]

[2]刘军,等.电除尘电源的发展[J].环境工程,2008,26(5): 44-47