電動(dòng)汽車快充高精度功率的測量方案

        隨著電動(dòng)汽車的迅猛普及，充電樁如雨后春筍般涌現(xiàn)！近來開發(fā)的快速充電器，其電壓范圍是從500Vdc到1000Vdc，電流范圍是從100到幾百Adc，工程師們?nèi)绾瓮ㄟ^對高電壓和大電流的高精度測量來評估其性能？今天就來揭秘這一測試場景的解決方案。

       充電器內(nèi)部有多種轉(zhuǎn)換電路，因此抑制轉(zhuǎn)換過程中的損耗以及確認(rèn)高次諧波電流的各次失真率和總諧波失真率（THD）就顯得尤為重要。

       橫河高精度功率分析儀WT5000針對有關(guān)電動(dòng)汽車快速充電設(shè)備的高精度測量課題，有專屬的解決方案，接下來我們將為您介紹功率分析儀用于電動(dòng)汽車快充高精度功率的測量方案：

一、±0.03%的高精度功率測試

       作為一款超高等級測量精度的專業(yè)設(shè)備，其高達(dá)±0.03%（50/60 Hz）的配置可為電動(dòng)汽車充電器的轉(zhuǎn)換效率測試提供堅(jiān)實(shí)的保障。同時(shí)設(shè)備所采用的模塊化結(jié)構(gòu)輸入元件，可較多實(shí)現(xiàn)7路輸入的設(shè)計(jì)，正是橫河在多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)之上將高精度的測量電路裝入緊湊的輸入元件內(nèi)部的真實(shí)寫照。

       此外，用戶還可根據(jù)不同的測試需求自行從三種類型的元件中（額定輸入30A、額定輸入5A、電流傳感器輸入專用）選擇，以完成自行更換或擴(kuò)展。

二、高電壓、大電流測試，輕松應(yīng)對

       隨著人們對電動(dòng)汽車充電速度的要求越來越高，其充電器的輸出功率以及電流電壓也在逐年增加，甚至出現(xiàn)了數(shù)百kW級的充電器。

       面對嚴(yán)峻復(fù)雜的測試挑戰(zhàn)，WT5000以高精度刷新您對高電壓、大電流的測試體驗(yàn)。WT5000的MAX輸入電壓為1500 Vdc，配以圖1所示的AC/DC電流傳感器以及圖2的連接方式，一臺(tái)儀器就能測量MAX2000 Arms（3000 Apeak）的電流。此外，橫河WT5000不僅可以通過搭載較多7個(gè)功率模塊的方式測得單相×7個(gè)系統(tǒng)，或多個(gè)單相和三相功率的系統(tǒng)，還能一鍵獲取直流電壓、交流電壓、功率因數(shù)、THD、輸入輸出效率等高精度參數(shù)。

       而在傳感器方面，WT5000也頗具優(yōu)勢，其所配置的可分割核芯部分的大容量分芯電流傳感器，能根據(jù)工程師們的不同測試用途進(jìn)行區(qū)分使用，無論是在開發(fā)階段還是現(xiàn)場安裝后的維護(hù)階段，用戶均可連接必要的配線進(jìn)行測量。

圖1 AC/DC電流傳感器

圖2 功率分析儀和AC/DC電流傳感器

三、功率因數(shù)等項(xiàng)目的測試

       一般情況下，電動(dòng)汽車通過非機(jī)載充電器將電網(wǎng)所提供的50Hz/60Hz交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并為電動(dòng)汽車的電池供電。同時(shí)由于交流電的功率值會(huì)因電壓、電流及相位差而變化，因此若要滿足快充系統(tǒng)的運(yùn)行則勢必需要增加供電量，并盡量消除相位差、抑制高次諧波，使功率因數(shù)接近1。

在上述過程中WT5000不僅可以通過PFC電路測量功率值，還能如圖3界面所示同步計(jì)算功率因數(shù)、電壓、電流、有功功率、視在功率和無功功率，便于用戶實(shí)時(shí)確認(rèn)各項(xiàng)目的變化。

圖3　電壓、電流、功率因數(shù)、THD等的顯示示例

四、AC/DC、DC/AC轉(zhuǎn)換的效率測試

       電動(dòng)汽車的快速充電器一般是通過AC/DC轉(zhuǎn)換、DC/AC轉(zhuǎn)換等多個(gè)轉(zhuǎn)換電路為電池供應(yīng)直流電。在這層層遞進(jìn)的過程中，如何在電路設(shè)計(jì)上盡可能減少功率損耗就顯得極為重要。此時(shí)用戶不妨參照圖4，使用以多通道輸入著稱的WT5000，即可在確保精度的基礎(chǔ)上高效完成各電路的效率測試。

圖4　非機(jī)載充電器的概要

四、累積電能、累積電流量測試

      如圖5所示，WT5000配備了測量長時(shí)間的耗電量（Wh）和消耗電流（Ah）的累積功能。其中累積功能還包括有功功率的累積（電能）、電流的累積（電流量）、視在功率的累積（視在電能）以及無功功率的累積（無功電能）。

      此外，累積功能還搭載有兩種模式，一種是測量電池等的充放電的模式，另一種是測量交流電的售電和購電的模式。

圖5　累積功率、累積電流的測量畫面示例

【累積功能的說明】

1、充放電模式 (Charge/Discharge)

2、測量直流電（各樣本數(shù)據(jù)）不同極性的電能

3、售電、購電模式 (Sold/Bought)

4、測量交流電（各數(shù)據(jù)更新周期）不同極性的電能

5、與累積功能相關(guān)的測量項(xiàng)目

五、通過連續(xù)測量確認(rèn)測試異常

       當(dāng)需要長時(shí)間連續(xù)測量電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)時(shí)，用戶不妨打通軟硬件的測試壁壘利用IS8000集成軟件平臺(tái)實(shí)時(shí)確認(rèn)并保存功率參數(shù)及其發(fā)展趨勢。若用戶想進(jìn)一步觀測并保存功率的波形和數(shù)據(jù)，則可開啟WT5000的/DS(數(shù)據(jù)流)功能解鎖更多測試體驗(yàn)，如圖6、7所示用戶可用1臺(tái)WT5000時(shí)刻確認(rèn)放大功率值發(fā)生異常處的波形數(shù)據(jù)。

圖6　通過IS8000顯示電壓、電流和功率趨勢

圖7　通過放大功率值下降部分確認(rèn)異常波形

      相信通過上文的介紹，您是不是對快速充電設(shè)備的高精度功率測量有了更深的了解呢？如在功率分析儀用于電動(dòng)汽車快充高精度功率的測量方案過程中遇到任何難題或疑問，歡迎您隨時(shí)聯(lián)系我們在線客服！