德國Scinenlab新能源汽車逆變器（inverters）高效節(jié)能綜合測試設(shè)備方案

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基于Scienlab的Power-HiL測試系統(tǒng), 使用Scienlab的電機(jī)模擬器（Machine Emulator）和電池模擬器（Dynamic DC Emulator）模擬實(shí)際的工作環(huán)境，對逆變器的軟件和硬件進(jìn)行測試

逆變器獨(dú)立綜合測試

逆變器是許多應(yīng)用中*的元件，因?yàn)樗鼈兛梢噪p向轉(zhuǎn)換電壓。一個例子是將電池的直流電壓（DC）轉(zhuǎn)換成電機(jī)所需交流電壓（AC）。逆變器還可以將產(chǎn)生的交流電壓(AC)轉(zhuǎn)換為直流電壓(DC)以供各種不同種類的電器終端使用。這種功能使得逆變器在電遷移以及許多工業(yè)應(yīng)用中成為一個重要的組成部分

在汽車行業(yè)中，對質(zhì)量、耐久性和安全性的要求極其苛刻。為了確保這些部件的安全，從開發(fā)到生產(chǎn)過程中，所有部件都要接受嚴(yán)格的測試要求。研發(fā)階段開展的測試越早，研發(fā)的下一步發(fā)展就更有效提高。綜合測試場景和獨(dú)立組件測試促進(jìn)減少開發(fā)開銷，并且更快地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

基于V-model的綜合測試

V模型通常用于在市場上推出新技術(shù)。首先定義了需求，并給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一旦內(nèi)容已經(jīng)起草，執(zhí)行開始。在此階段對新技術(shù)的*次測試就開始展開：就是基于軟件模型模擬組件行為。

在執(zhí)行單獨(dú)的組件的模擬演練之后，各組件可以單獨(dú)測試。

低電壓HIL（The low voltage HiL）的發(fā)明就是用于此目的，并允許對信號電平幅度進(jìn)行測試。但是電力的大小不能被監(jiān)控。

下一步，就是將各個組件組合在一起形成一個系統(tǒng)，并在加載機(jī)的幫助下在機(jī)械測試臺上對它們的功能進(jìn)行測試。

但這個階段發(fā)生的故障很難重現(xiàn)并追溯到各個單獨(dú)組件去。此外，試驗(yàn)臺的靈活性不高。和標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的故障案例不能在機(jī)械測試臺上輕易測試得出。

對從部件到系統(tǒng)驗(yàn)收的測試過程進(jìn)行分析清楚地表明，在信號級別上測試組件之后，緊接著是直接在負(fù)載下測試整個系統(tǒng)，目前使用常規(guī)測試系統(tǒng)不能對具有實(shí)際電力的單個組件進(jìn)行獨(dú)立測試。但Scienlab研發(fā)的Power-HiL系統(tǒng)能很好解決這一問題。

優(yōu)點(diǎn)：

●標(biāo)準(zhǔn)符合組件測試的完整范圍

●歸功于可重復(fù)的測試案例，根據(jù)V-model更快的組件開發(fā)可以高效地執(zhí)行測試。

●通過對每個組件進(jìn)行獨(dú)立測試，可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行有效的驗(yàn)證。

組件更換

組件是在模型的基礎(chǔ)上開發(fā)的。Powe-HIL系統(tǒng)使用這些模型作為測試基礎(chǔ)。在這種情況下對于逆變器的其他部分，整個機(jī)器都是在測試臺上被模擬出的模型。電池不是一個真正的電池，它是模擬器在測試臺上復(fù)制出來的模型。電源的供應(yīng)也是一樣的，電源可以從一個區(qū)域變化到另一個區(qū)域。

換句話說，實(shí)際的組件是理想化的，它們的參數(shù)都被模擬器模擬替換。這將在這個測試階段在這樣的功率下全面檢查逆變器的性能。

這種通過基于模擬器模擬的測試系統(tǒng)，可以避免在機(jī)械測試臺的組件之間出現(xiàn)的復(fù)雜交互。同時，與風(fēng)險相關(guān)并且因此太危險而不能在機(jī)械測試臺上模擬的故障（例如短路）可以使用Power-HiL系統(tǒng)非常安全地進(jìn)行檢查。

測試的過程可以由用戶單獨(dú)控制。這樣，組件之間的交互作用可以以受控的方式或隱藏的方式來表示。事實(shí)是，用于這些測試的其他組件不必以真實(shí)形式出現(xiàn)，這在各種組件的并行開發(fā)中節(jié)省了大量的時間。

此外， 使用Power-HiL系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，在仿真器的幫助下，對諸如電機(jī)之類的部件的計(jì)劃變更可以集成到逆變器測試中，從而允許在開發(fā)的非常早期階段對真實(shí)逆變器進(jìn)行可能的檢查測試。

測試實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)圖

我們的測試方法能仿真逆變器在以后的應(yīng)用中遇到的不同環(huán)境參數(shù)。對用戶的好處：測試平臺上的環(huán)境是理想化的，可以根據(jù)需要修改參數(shù)。

控制試驗(yàn)臺

HIL系統(tǒng)是逆變器測試實(shí)驗(yàn)室的核心。它控制著整個試驗(yàn)臺：模擬器、安全裝置、氣候室、調(diào)節(jié)單元和樣品本身。Scienlab支持所有標(biāo)準(zhǔn)的HiL系統(tǒng)，從而提供了與現(xiàn)有系統(tǒng)的大兼容性。

通過圖形用戶界面，用戶可以隨時訪問HiL系統(tǒng)及其所有參數(shù)、測量數(shù)據(jù)并加以控制。此外，自動化操作允許全自動測試，例如標(biāo)準(zhǔn)化的驅(qū)動循環(huán)測試。模擬器根據(jù)所使用的相應(yīng)模型模擬電源和電機(jī)的電氣行為。

模塊化設(shè)計(jì)

整個測試臺具有模塊化設(shè)計(jì)功能。這使它能*根據(jù)客戶要求制作靈活的測試場景，從而允許*使用測試平臺測試，因?yàn)榭梢詼y試不同的被測設(shè)備，而不需要付出進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換措施或額外的成本。現(xiàn)場組裝設(shè)計(jì)也可以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空間的要求。

不同組件的模擬

模擬器可以提供高動態(tài)的AC和DC參數(shù)作為電力來源。這對于模擬諸如諧波和電壓下降之類的高頻效應(yīng)是必要的。

直流模擬器DC emulator的發(fā)明——大大簡化為電壓源或高度動態(tài)的真實(shí)電池的模擬。換句話說，DC模擬器可以復(fù)制電源而不是電池，使得可以在電源下模擬出不同的電源類型和拓?fù)漕愋汀?/span>

實(shí)驗(yàn)室和樣品的安全性

測試臺在本質(zhì)上是*安全的，因此即使軟件開發(fā)、操作或參數(shù)設(shè)置中的錯誤也會對用戶或?qū)嶒?yàn)室產(chǎn)生風(fēng)險。同時，盡可能地保護(hù)樣品逆變器，免受操作誤差造成的破壞。精確地適應(yīng)客戶的愿望，并在測試臺防護(hù)裝置的幫助下持續(xù)監(jiān)測樣品測試。

能源效率

試驗(yàn)臺運(yùn)行對供電電源的影響極小。從電源中提取的大部分能量，例如在動態(tài)DC模擬器中，電機(jī)模擬器中的電源供應(yīng)能返回主電源，這樣能顯著降低能源成本。

逆變器測試實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用實(shí)例

功能開發(fā)中的控制算法

模擬器的理想化的基于模型的行為允許變量分離：一個參數(shù)是變化的，而其他參數(shù)是恒定的。這樣，Power-HIL系統(tǒng)使功能開發(fā)更容易。例如，軟件工程師可以系統(tǒng)地開發(fā)和優(yōu)化。

●相電流控制器

●轉(zhuǎn)矩和速度控制器

●補(bǔ)償機(jī)械諧波的控制器

●場抑制器控制器.

這個功能還有一個優(yōu)點(diǎn)，就是硬件可以更快更全面地驗(yàn)證。此外，使用測量技術(shù)，可以在設(shè)計(jì)階段就識別優(yōu)化模擬模塊的參數(shù)

逆變器的特性

逆變器在試驗(yàn)臺上以與實(shí)際情況*相同的方式在負(fù)載情況下進(jìn)行試驗(yàn)。影響其的交流和直流因素可以精確、靈活和獨(dú)立地變化——包括汽車組件的車輛電力供應(yīng)——允許用戶進(jìn)行精確的測試以優(yōu)化逆變器?？赡艿膽?yīng)用實(shí)例：

●在Power-HiL系統(tǒng)中，為了系統(tǒng)地測試有效性，機(jī)器速度和扭矩圖的工作點(diǎn)可以逐步接近。在此期間，高壓電池的直流電壓和內(nèi)阻通常在源側(cè)發(fā)生變化

●在負(fù)載側(cè)，機(jī)器參數(shù)可以在允許的散布范圍內(nèi)變化，這些參數(shù)可以應(yīng)用于分析改進(jìn)電機(jī)或分析不同的驅(qū)動周期。

在不同車型中的應(yīng)用

通常，被測試的設(shè)備將被用于不同的型號或設(shè)計(jì)系列中。在這種情況下，傳統(tǒng)的測試非常復(fù)雜：必須轉(zhuǎn)換機(jī)械測試平臺——既耗時又耗錢。此外，所有的組件都必須是完整的和可供測試的。

Power-HiL系統(tǒng)大大縮短了這一測試階段，并提供了綜合結(jié)果：通過簡單地按下按鈕，并且不需要任何進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換，就可以模擬不同車輛的不同電池或機(jī)器模塊。在工業(yè)應(yīng)用中，馬達(dá)上的機(jī)械負(fù)載可以參數(shù)化為具有可變負(fù)載轉(zhuǎn)矩的泵，或者作為動態(tài)執(zhí)行器負(fù)載。所有都是通過圖形用戶界面提供應(yīng)用程序參數(shù)操作。

錯誤情況下的標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)流程

在汽車組件網(wǎng)中，逆變器還必須對其他元件中的故障作出充分和安全的反應(yīng)。檢查這種反應(yīng)行為是許多標(biāo)準(zhǔn)化過程的一部分。在常規(guī)的測試實(shí)驗(yàn)室中，這種測試是很困難的。

利用Power-HiL系統(tǒng)，可以安全、真實(shí)地模擬許多機(jī)器故障?？梢栽谀M器上實(shí)現(xiàn)和測試，監(jiān)視對這些系統(tǒng)狀態(tài)作出適當(dāng)反應(yīng)的逆變器功能。

例如根據(jù)機(jī)器錯誤實(shí)例LV123標(biāo)準(zhǔn)，逆變器中必須檢測并補(bǔ)救的故障包括繞組故障、磁體滑移或電源、傳感器電纜的空轉(zhuǎn)和短路。

歸功于Power-HiL系統(tǒng)，可以隨時驗(yàn)證，即使出現(xiàn)這些故障，也不會對用戶產(chǎn)生危害。

恒載下的可靠性測試

模擬器被設(shè)計(jì)用于承受比被測試的真實(shí)部件高得多的恒負(fù)載。通過這種方式，可以進(jìn)行加速老化的研究，例如在實(shí)際負(fù)載模式下的溫度循環(huán)測試。模擬器工作24/7，甚至在持續(xù)數(shù)月的耐力測試期間也沒有出現(xiàn)任何故障，并且具有可再現(xiàn)的結(jié)果。

是什么讓Scienlab公司脫穎而出

Scienlab提供了測試未來的逆變器的獨(dú)立測試環(huán)境。世界各地的許多公司集團(tuán)、中型公司和研究機(jī)構(gòu)都信任Scienlab公司開發(fā)和測試其產(chǎn)品的能力。

逆變器及周邊產(chǎn)品的測試系統(tǒng)

在開發(fā)逆變器測試系統(tǒng)時，Scienlab的員工不僅僅考慮逆變器的開發(fā)。在Sienlab實(shí)驗(yàn)室中，為各種工業(yè)產(chǎn)品以及電動傳動系統(tǒng)的汽車部件建立不同的測試系統(tǒng)。我們在Sienlab一直致力于提供超越客戶的質(zhì)量要求

除了為逆變器準(zhǔn)備使用的測試環(huán)境之外，Scienlab還為其他應(yīng)用程序開發(fā)測試系統(tǒng)，包括

●充電器和充電基礎(chǔ)設(shè)施

●儲能裝置

●DC/DC變換器

●幾個組件間的連接測試.

在共軌領(lǐng)域，Scienlab為執(zhí)行器和集電器的整個開發(fā)和生產(chǎn)過程提供了測試解決方案。

作為開發(fā)合作伙伴和工程服務(wù)提供商，Scienlab還開發(fā)特定于客戶的解決方案。這些包括模擬和數(shù)字測量和開關(guān)技術(shù)以及小批量控制設(shè)備，用于汽車行業(yè)和其他行業(yè)的各個實(shí)施領(lǐng)域。

富瑞博有限公司，憑借與世界科學(xué)儀器制造商之間的戰(zhàn)略合作關(guān)系，以及不斷優(yōu)化的公司自身運(yùn)作和服務(wù)質(zhì)量，每年都為數(shù)以千計(jì)的客戶提供產(chǎn)品和服務(wù)。核心業(yè)務(wù)是為國內(nèi)企業(yè)提供加工、測試設(shè)備的供應(yīng)服務(wù)，公司客戶涵蓋制造、科研、教育、能源、通信等眾多領(lǐng)域。創(chuàng)業(yè)至今，富瑞博有限公司已經(jīng)成為國內(nèi)機(jī)械設(shè)備、儀器儀表行業(yè)中較的綜合服務(wù)供應(yīng)商之一。

隨著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，富瑞博致力于推進(jìn)電力轉(zhuǎn)換和電池技術(shù)的發(fā)展，通過與優(yōu)質(zhì)設(shè)備廠家的合作，提供優(yōu)質(zhì)的測試設(shè)備和測試系統(tǒng)，在提高新能源汽車測試性能和解決測試難題的道路上不斷前進(jìn)。