【应用】Keysight Scienlab测试系统提供各种测试环境,可用于测试各种先进的逆变器

2020-03-01 Keysight

逆变器对于很多应用来说是至关重要的元件,因为他们可以双向转换电压。比如,逆变器可以把电池的直流电压转化为驱动电机需要的交流电压;还能把电网的交流电压转换为直流电压,以供各种类型的用电设备使用。正是这个功能,使得逆变器成为电动汽车以及其他工业应用中至关重要的元件。在汽车工业中,对于品质、耐久性和安全性有着极高的要求。为此,所有原件在从开发到生产都经过严格的测试,越早在开发阶段进行测试,后续的发展步骤就越有效。全面的测试场景和独立的元件测试可以帮助缩减开发支出,更快实现创新。


基于V-model的全面测试

市场上采用V-model开发流程来开发新技术。首先,需要定义需求和确定系统设计规范。一旦元件设计完成,就开始进入到测试执行阶段。在这个阶段,就可以开始对新技术进行初步测试:元件的行为是基于软件模型进行仿真的。单个元件开发完成之后,就可以独立地对它们进行测试。低压HiL(LV-HiL)就是用于这个目的,它可以实现在信号级上对元件进行测试,但其不适用于功率级上的检测。
下一步,独立元件将被放在一起组成一个系统,负载电机模拟不同的电源状态,在机械测试台架上对它们进行功能测试。在这个测试阶段有可能会发生故障,但这些故障很难再现,并且 也很难追溯到各个独立元件。而且,机械 测试台架没有很高的动态特性。此外,一些与规范相关的“故障测试情况”无法在机械测试台架上进行测试。
从执行到系统检验的测试过程清楚地表明:元件信号电平测试之后紧接着就是在负载情况下进行整套系统的测试。单个元件在真实功率下的独立测试无法在传统的测试系统中完成,是德科技的Power-HiL系统可以完成这一项测试。其优势在于:

· 符合行业标准的全面测试

· 依据V-model高效执行测试

· 测试案例可重复使用,能最大幅加快元件开发进程

· 通过对每个元件进行单独测试,高效地验证整套系统


替换真实元件

元件的开发是基于模型的,Power-HiL系统使用这些模型作为测试基础。以测试逆变器为例,执行电机的运行是通过在测试台架上的模型进行模拟的。电池也不是真实的电池,而是用测试台架上的电池模拟替代。对于在不同区域使用不同的电网供电的情况,也可以用同样的方式代替。
换而言之,真实元件都被抽象化了,取而代之的都是模拟器的参数。这样就可以在此测试阶段全面地测试逆变器的特性。
测试的连接方法和实现方式都可以由用户独立控制。这样,元件之间的相互作用可以以一种可控的方式凸显或者隐藏起来。因为在这些测试中其他元件不一定要以实物形式存在,工程师们可以方便地并行同时开发这些不以实物形式存在的元件,这样可以节约大量开发时间。利用模拟器可将预计的元件参数变化整合到逆变器测试中,这样就可以在早期开发阶段测试这些变更可能带来的影响。



测试实验室的结构

逆变器测试试验室模拟被测设备在后续应用中的环境。用户的益处。测试台架的环境被抽象化了,可以根据要求进行参数化。


对测试台架进行控制

HiL系统是逆变器测试试验台的心脏。它控制整个测试台架:各个模拟器、安全装置、环境仓、调节单元和逆变器样件本身。是德科技的Scienlab系统支持所有标准的HiL系统,提供与现有系统最大的兼容性。通过图形用户界面,用户可以访问和控制HiL系统和所有的参数及测量数据。而且,自动化软件可实现完全自动化测试,比如标准化驾驶周期。模拟器可以根据相应使用的模型对动力源或者电机的行为进行模拟复现。

 

模块化设计 

整个测试台架都是模块化设计。这样就可以100%符合客户需求,并且提供灵活的测试场景,因此测试台架可以长期使用。现场安装也可以根据先室内的要求进行调整。

 

各种不同元件的模拟器

模拟器可以用作源或吸收,动态地提供交流和直流参数。这对于模拟高频效应,比如高次谐波和电压干扰,是非常必要的。直流模拟器可以用作电压源,或用于对真实电池进行高度动态的模拟。或者,直流模拟器可以模拟电网供电而不是电池供电,从而模拟不同类型的电网以及电源拓扑结构。

 

试验室样品的安全

测试台架是非常全面安全的,所以即使是软件开发有错误、操作不当或者参数设定不当,都不会给使用者或者试验室本身带来任何风险。与此同时,样品也同样得到尽可能好的保护,不会因为操作不当而受损。根据客户需求定义安全参数,并由测试台架安全监控系统持续监控。

 

能量效率

测试台架的运行对于电网供电几乎没有影响。比如动态直流模拟器从电网获取的绝大多数能量,又通过电机模拟器回馈到电网,这样显著降低了能源成本。




逆变器测试试验室应用案例

 

功能开发阶段的控制算法开发

模拟器抽象化的基于模型的行为可以使得各个参数独立:可以改变一个参数,同时保持其他参数不变。这样,Power-HiL系统把功能开发变得更简单了。例如,软件工程师可以系统性的进行开发和优化:

· 相电流控制器

· 扭距和速度控制器

· 电机谐波补偿控制器

· 磁场抑制控制器

这个功能的进一步优势是可以更快和更全面的对硬件进行评估。逆变器在本测试台架上的加载测试是与真实情况下的方式完全一致的。


逆变器的特性分析

逆变器在测试台架上的加载测试与真实情况下的测试方式相同。交流和直流因子的影响可以精准灵活和独立的变化——包括在汽车行业的车辆供电——允许用户进行精准的测试,从而对逆变器进行特性化。可能的应用如下:

· 在Power-HiL 系统上, 电机转速和扭距图上的工作点可以一步一步靠近,这样可以系统的记录效率。在此过程中,高压电池的直流电压和内阻在动力源这端都是典型的变化量。

· 在负载端,电机参数可以在允许的离散范围内变化,这些参数的变化就可以代表一个改造过的电机或者是分析不同的驾驶周期。

  

应用于不同的车型

被测器件经常会被用于不同的车型或者设计系列。这种情况下传统的测试就非常复杂:机械台架需要进行转换,这是费时费钱的。而且,必须完整提供所有元件,测试才能进行下去。

Power-HiL系统大大缩短了这个测试阶段, 并且提供全面的测试结果。在本台架上, 只需简单的按一下开关, 就可以在不同车辆的不同电池或者电机模块之间进行切换, 而无需任何台架转换。在工业应用中,电机的机械负载可以参数化,比如说一个带有负载转去变化的泵,或者是一个动态的执行器负载。所有这些必备要素都可以在应用参数中通过用户操作界面被调用和使用。

 

发生故障时的合规行为

在逆变器测试过程中,所有元件将连接成一个系统。这时如果其中某些元件发生故障,逆变器需要恰当和安全地进行响应。对这些行为进行检查,是众多标准流程的一部分。在传统测试实验中,这些测试很快就受限而无法继续进行。

而在Power HiL系统中,可以安全且真实的模拟各种电机故障。一些软件功能,比如用于监测的软件功能、对故障状态恰当响应的软件功能,都可以在模拟器上按照LV123规范要求实现并测试。举例来说,必须检测和纠正的电机故障,包括绕组间故障退磁或空转以及供电线缆和传感器线缆短路。借助Power HiL系统。即使这些故障发生时,使用者也不会有任何危险,可以安全地进行产品确认。

 

恒定载荷下的可靠性

模拟器的设计是能承受比被测器件实际高得多的恒定荷载。这样,就可以进行加速老化的研究,比如在实际载荷方式下的温度循环测试。即使是在长达数月的耐久性测试,模拟器也可以 7x24 小时全天候运转。而不会有任何故障发生,其测试结果也可以复现。

 

Keysight Scienlab测试系统的出众之处

Keysight Scienlab测试系统目前提供各个测试环境可用于测试各种先进的逆变器。全球众多的集团公司、中型企业和研发机构都信赖我们的技术来开发和测试他们的产品。

  

满足逆变器及更多需要的测试系统

在开发逆变器测试系统时,工程师们不仅仅是局限于逆变器的开发。其试验室所打造的测试系统适用于各种工业产品,比如汽车电气动力系统元件。是德科技的目标一如既往,致力于超越客户的品质需求。

除了适用于逆变器的即时可用的测试环境。是德科技还未如下应用开发测试系统:

· 充电桩和充电基础设施

· 储能设备

· DC/DC转换器

· 多个元件之间的连接


全套服务——从最初的创意到现场调试
是德科技的员工就是一流客户定制服务的保障:所有产品的开发和生产都是在德国Bochum工厂进行——从硬件生产到软件开发再到系统验收。是德科技非常重视理解用户的需求,并通过不断与客户对话来不断发展进步。这是客户目前驱动方式下,为客户提供能有效可靠完成其测试任务的产品的基础,因此诞生的高端解决方案为客户提供了决定性的竞争优势。

是德科技致力于为客户解决问题并帮助客户更快发布创新技术。

是德科技充满创意,其团队把这些创意融入到新产品中——卓越的解决方案帮助客户领先一步。

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本文由Shane转载自Keysight,原文标题为:是德科技独立、全面地测试逆变器,本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

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