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

---百度收藏富瑞博

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

逆變器獨立綜合測試

逆變器是許多應用中*的元件，因為它們可以雙向轉換電壓。一個例子是將電池的直流電壓（DC）轉換成電機所需交流電壓（AC）。逆變器還可以將產生的交流電壓(AC)轉換為直流電壓(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應用中成為一個重要的組成部分

在汽車行業中，對質量、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，從開發到生產過程中，所有部件都要接受嚴格的測試要求。研發階段開展的測試越早，研發的下一步發展就更有效提高。綜合測試場景和獨立組件測試促進減少開發開銷，并且更快地實現創新。

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。首先定義了需求，并給出了系統設計。一旦內容已經起草，執行開始。在此階段對新技術的*次測試就開始展開：就是基于軟件模型模擬組件行為。

在執行單獨的組件的模擬演練之后，各組件可以單獨測試。

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

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

但這個階段發生的故障很難重現并追溯到各個單獨組件去。此外，試驗臺的靈活性不高。和標準相關的故障案例不能在機械測試臺上輕易測試得出。

對從部件到系統驗收的測試過程進行分析清楚地表明，在信號級別上測試組件之后，緊接著是直接在負載下測試整個系統，目前使用常規測試系統不能對具有實際電力的單個組件進行獨立測試。但Scienlab研發的Power-HiL系統能很好解決這一問題。

優點：

●標準符合組件測試的完整范圍

●歸功于可重復的測試案例，根據V-model更快的組件開發可以高效地執行測試。

●通過對每個組件進行獨立測試，可以對整個系統進行有效的驗證。

組件更換

組件是在模型的基礎上開發的。Powe-HIL系統使用這些模型作為測試基礎。在這種情況下對于逆變器的其他部分，整個機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制出來的模型。電源的供應也是一樣的，電源可以從一個區域變化到另一個區域。

換句話說，實際的組件是理想化的，它們的參數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，可以避免在機械測試臺的組件之間出現的復雜交互。同時，與風險相關并且因此太危險而不能在機械測試臺上模擬的故障（例如短路）可以使用Power-HiL系統非常安全地進行檢查。

測試的過程可以由用戶單獨控制。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。事實是，用于這些測試的其他組件不必以真實形式出現，這在各種組件的并行開發中節省了大量的時間。

此外， 使用Power-HiL系統的優點在于，在仿真器的幫助下，對諸如電機之類的部件的計劃變更可以集成到逆變器測試中，從而允許在開發的非常早期階段對真實逆變器進行可能的檢查測試。

測試實驗室的結構圖

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

控制試驗臺

HIL系統是逆變器測試實驗室的核心。它控制著整個試驗臺：模擬器、安全裝置、氣候室、調節單元和樣品本身。Scienlab支持所有標準的HiL系統，從而提供了與現有系統的大兼容性。

通過圖形用戶界面，用戶可以隨時訪問HiL系統及其所有參數、測量數據并加以控制。此外，自動化操作允許全自動測試，例如標準化的驅動循環測試。模擬器根據所使用的相應模型模擬電源和電機的電氣行為。

模塊化設計

整個測試臺具有模塊化設計功能。這使它能*根據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，因為可以測試不同的被測設備，而不需要付出進一步的轉換措施或額外的成本。現場組裝設計也可以適應實驗室內空間的要求。

不同組件的模擬

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

直流模擬器DC emulator的發明——大大簡化為電壓源或高度動態的真實電池的模擬。換句話說，DC模擬器可以復制電源而不是電池，使得可以在電源下模擬出不同的電源類型和拓撲類型。

實驗室和樣品的安全性

測試臺在本質上是*安全的，因此即使軟件開發、操作或參數設置中的錯誤也會對用戶或實驗室產生風險。同時，盡可能地保護樣品逆變器，免受操作誤差造成的破壞。精確地適應客戶的愿望，并在測試臺防護裝置的幫助下持續監測樣品測試。

能源效率

試驗臺運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DC模擬器中，電機模擬器中的電源供應能返回主電源，這樣能顯著降低能源成本。

逆變器測試實驗室的應用實例

功能開發中的控制算法

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

●相電流控制器

●轉矩和速度控制器

●補償機械諧波的控制器

●場抑制器控制器.

這個功能還有一個優點，就是硬件可以更快更全面地驗證。此外，使用測量技術，可以在設計階段就識別優化模擬模塊的參數

逆變器的特性

逆變器在試驗臺上以與實際情況*相同的方式在負載情況下進行試驗。影響其的交流和直流因素可以精確、靈活和獨立地變化——包括汽車組件的車輛電力供應——允許用戶進行精確的測試以優化逆變器。可能的應用實例：

●在Power-HiL系統中，為了系統地測試有效性，機器速度和扭矩圖的工作點可以逐步接近。在此期間，高壓電池的直流電壓和內阻通常在源側發生變化

●在負載側，機器參數可以在允許的散布范圍內變化，這些參數可以應用于分析改進電機或分析不同的驅動周期。

在不同車型中的應用

通常，被測試的設備將被用于不同的型號或設計系列中。在這種情況下，傳統的測試非常復雜：必須轉換機械測試平臺——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系統大大縮短了這一測試階段，并提供了綜合結果：通過簡單地按下按鈕，并且不需要任何進一步的轉換，就可以模擬不同車輛的不同電池或機器模塊。在工業應用中，馬達上的機械負載可以參數化為具有可變負載轉矩的泵，或者作為動態執行器負載。所有都是通過圖形用戶界面提供應用程序參數操作。

錯誤情況下的標準確認流程

在汽車組件網中，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。檢查這種反應行為是許多標準化過程的一部分。在常規的測試實驗室中，這種測試是很困難的。

利用Power-HiL系統，可以安全、真實地模擬許多機器故障?？梢栽谀M器上實現和測試，監視對這些系統狀態作出適當反應的逆變器功能。

例如根據機器錯誤實例LV123標準，逆變器中必須檢測并補救的故障包括繞組故障、磁體滑移或電源、傳感器電纜的空轉和短路。

歸功于Power-HiL系統，可以隨時驗證，即使出現這些故障，也不會對用戶產生危害。

恒載下的可靠性測試

模擬器被設計用于承受比被測試的真實部件高得多的恒負載。通過這種方式，可以進行加速老化的研究，例如在實際負載模式下的溫度循環測試。模擬器工作24/7，甚至在持續數月的耐力測試期間也沒有出現任何故障，并且具有可再現的結果。

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立測試環境。世界各地的許多公司集團、中型公司和研究機構都信任Scienlab公司開發和測試其產品的能力。

逆變器及周邊產品的測試系統

在開發逆變器測試系統時，Scienlab的員工不僅僅考慮逆變器的開發。在Sienlab實驗室中，為各種工業產品以及電動傳動系統的汽車部件建立不同的測試系統。我們在Sienlab一直致力于提供超越客戶的質量要求

除了為逆變器準備使用的測試環境之外，Scienlab還為其他應用程序開發測試系統，包括

●充電器和充電基礎設施

●儲能裝置

●DC/DC變換器

●幾個組件間的連接測試.

在共軌領域，Scienlab為執行器和集電器的整個開發和生產過程提供了測試解決方案。

作為開發合作伙伴和工程服務提供商，Scienlab還開發特定于客戶的解決方案。這些包括模擬和數字測量和開關技術以及小批量控制設備，用于汽車行業和其他行業的各個實施領域。

富瑞博有限公司，憑借與世界科學儀器制造商之間的戰略合作關系，以及不斷優化的公司自身運作和服務質量，每年都為數以千計的客戶提供產品和服務。核心業務是為國內企業提供加工、測試設備的供應服務，公司客戶涵蓋制造、科研、教育、能源、通信等眾多領域。創業至今，富瑞博有限公司已經成為國內機械設備、儀器儀表行業中較的綜合服務供應商之一。

隨著新能源汽車行業的發展，富瑞博致力于推進電力轉換和電池技術的發展，通過與優質設備廠家的合作，提供優質的測試設備和測試系統，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。