IT7300系列交流电源在三大测试领域中的应用

发布时间：2015-3-12 14:33 发布者：designapp

IT7300系列交流电源提供功能强大且稳定的交流电源，模拟待测物实际工作环境，完成待测物相关性能的测试。该系列交流电源除了可以应用于光伏领域的测试还可应用于电子电机产业、照明、航空、军工等广泛领域。本文将主要谈到其在LED、电机、光伏并网逆变器三大测试领域中的应用。

IT7300交流电源在LED行业测试的应用
近年来在全球能源短缺、环保要求不断提高的背景下，LED以其环保、节能、高效的特点在照明方面得到了广泛的应用，同时其使用寿命也成为了大家最为关心的问题，而LED灯的寿命则主要取决于LED驱动电源的好坏。LED产业链的完善和成熟，驱动电源也是其中重要的一环，LED电源的品质直接制约了LED产品的可靠性，因此，在LED产业链逐步完善的今日，LED驱动电源的成熟也至关重要。艾德克斯电子（ITECH）推出的IT7300系列交流电源就为LED电源输入端的测试提供了及时、先进的解决方案，确保LED驱动源的准确、高效测试。

LED电源驱动器又叫做LED Power Driver，是用来驱动LED的电源设备。其作用是将电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电源转换器。LED技术飞速发展的同时，LED驱动电源的要求也在不断提高。高效率、浪涌保护能力、高使用寿命以及其他防水防潮电磁兼容的要求正成为LED驱动电源的关键评价指标。因此电源模块厂商、灯具制造商都越来越重视采用先进的测试测量技术和方案。
艾德克斯的IT7300系列可编程交流电源就是应用于此方面解决方案的产品，可模拟各种正常和异常的交流输入情况，并量测待测物之重要电性能参数。IT7300系列电源配有标准的LAN,USB,RS232通讯接口，兼具桌上型和系统型的特性，可根据设计和测试的需求，提供多用途的解决方案。

一．高效率测试
LED是节能产品，驱动电源的效率就要求高，这一点对于电源安装在灯具内的结构尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常关键。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温度升高，对延缓LED的光衰有利。
测试方法：
通过IT7300系列交流电源可调电压和频率的功能，模拟LED驱动电源输入端电压及频率的变化，IT7300系列的SWEEP功能可以按照不同的要求设置电压以及频率的波动输出。再加上IT7300系列多功能的高精度测量功能，不需要交流功率计，即可实现各种电参数，如RMS电压/电流、实功率、功率因素、视在功率、峰值电流等的读取，同时测量分辨率可达到0.01W/0.1mA，符合能源之星（Energy Star）标准要求。

二．浪涌保护能力测试
LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会直接导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。
测试方法：
通过IT7300系列交流电源具备的极富弹性的波形仿真功能，模拟电源瞬断波、特定相位角开启或关闭等以及交流电源扰动(PLD)测试和符合IEC61000-4-11与—4-14/-4-28的认证前法规免疫性测试。

三．高使用寿命相关测试
LED相对于传统的白炽灯，荧光灯等传统灯具，高使用寿命的优势显而易见，但是其反复开关无损寿命的优势是对其本身而言。LED能否长时间完好工作其实有很大部分原因是取决于LED电源的，只有LED电源具备高使用寿命，LED本身的优势才能体现。
下图为LED相对光通量密度与顺向电流的关系图。由图中可以得知顺向电流越大，相对光通量密度就会越大。因此，若纹波电流太大，则光通量就会不均，亦会提高LED结温，影响LED性能和寿命。当无纹波电流或纹波电流小时，光通量则会较均匀，LED结温较稳定，则能维持LED的使用寿命。

测试方法：
通过IT7300交流电源测试LED电源AC-DC变换后纹波电流大小，以判断该LED电源的驱动能力及对LED的影响。注意在测试前需要将待测LED电源输出端并联滤波电容，频宽限制通常为20MHz。
结论
通过对LED产业相关测试的深入研究，充分聆听广大工程师的实际需求，艾德克斯电子凭借其在电源测试领域逾六十多年的专业经验，提供了LED领域全方位的测试解决方案。包括输入端的可编程交流电源IT7300系列和直流电源IT6200系列，以及特别为LED设计的专用电子负载IT8912E。艾德克斯也发挥自身拥有宽广产品线的优势，研发出了LED驱动电源自动测试系统ITS9500，不仅适用研发和品保部门对产品的详细验证，也可用于生产线作一次测试多颗的大量生产需求。

IT7300系列交流电源在交流电机领域的应用
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电机的应用十分广泛，据统计分析，目前我国总能耗的50%都属于电机能耗，尤其在工业领域，电机能耗更占据总能耗的60%以上。由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。交流电机按品种分有同步电机、异步电机两大类。其原理都是给电机提供单相或者三相的交流电，以在内部形成旋转的磁场，从而使电机转动。
（1）交流电机能耗效率测试
自08年起，政府就将电机系统节能列入国家十大节能工程之一，在全国掀起电机节能热潮。交流电机除了基本性能的测试以外，对于不同功率等级，不同极对数的电机，在GB25958-2010中还规定了能效限定值及节能评价值。交流电机的能耗通常需要获取输入端的有功功率和视在功率。

ITECH的IT7300系列电源有别于传统的单纯供电的交流电源，内建了功率表的功能，可以实时获取电机运行中的参数包含电压电流有效值，功率因素，有功功率，视在功率，频率及峰值电流等。因此在常规测试或实验室中，一台交流源就可以同时满足工程师对基本电机性能的测试和节能能耗标准的评估，使得测试接线变得简易，也降低了成本。

IT7300面板显示功能也可以根据工程师不同需求进行调整，下面两排显示可切换为视在功率和峰值电流读值或者其他参数，面板有着大尺寸VFD显示屏，可以清晰和方便的直接读取数据。

（2）异步电机性能测试
异步电机通常为三相交流供电，对于常规的单相交流电源，使用三台联机实现三相，最大的技术难点在于如何控制A,B,C三相之间的相位差，在长时间的输出供电中始终保持稳定的120°的相位差。若相位差不稳定，则会导致电机运行异常，影响测试结果。
IT7300系列交流电源，无须外接配件进行设备并联，采用先进的system bus控制原理，设定其中一台为主机，其余为从机。从机会根据设备内部的DDS（Direct Digital Synthesizer）每一个周期发出同步时钟控制信号，使得相位差始终钟维持在120°，而不会因为长时间的运行产生较大的偏离。

（3）启动瞬间浪涌电流测试
电机内部包含定子部分和旋转两大部分。其中定子绕组为电机的电路部分，通常以三相交流电变会产生旋转磁场。而转子部分旋转磁场的作用下获得一定的转矩而旋转，从而带动机械负载工作。由此可见，电机属于感性负载，且在启动瞬间会产生较大的浪涌电流。

一般的交流电源在电机应用中，会因为电机启动瞬间的浪涌电流触发Ipeak（峰值电流）保护而误动作，导致交流电源停止输出，从而无法完成电机的启动。而IT7300系列的交流电源，提供Delay选项专门应对于电动机的测试。延时Ipeak保护可避开启动浪涌阶段，维持交流电输出，从而使电机正常启动并进入稳定的带载工况。

此外，一般浪涌电流的测试通常需要连接示波器观测抓取peak峰值，这种方式成本高、接线复杂且需要二次计算。而IT7300系列交流电源，提供Ipeak的量测功能。无需任何外接设备，可以直接从面板读取到启动瞬间浪涌电流峰值，使操作简单快捷。IT7300的非易失性存储空间内，会实时抓取从启动到停止工作阶段每个周期的最大的峰值电流。当停止电机运行后，随着交流供电的切断，面板Ipeak位置会自动显示为所有周期的Ipeak中的最大值，此参数即为电机启动瞬间浪涌电流。
（4）独有的TRIAC Dimmer调光/调速器仿真功能
工作原理：IT7300系列交流电源可以设定正弦输出波形的初始相位和停止相位，通过切相位角，将正弦波电压斩掉一部分，以降低输出电压的有效值，达到控制电路供电电压，通过切相位角，调节电机的转速，或者实现调节白炽灯的光照强度变化。

ITECH IT7300系列首创交流电源供应器TRIAC Dimmer（可控硅调光及调速）功能，工程师可使用此功能对电机产品进行调速测试，以验证产品在终端用户使用调速控制器时的状况，排除存在产品质量的隐患。
艾德克斯IT7300交流电源系列能够做到业界最大体积密度，IT7321交流电源300VA的输出容量仅需1/2 2U的超小体积；300VA~6000VA超宽的功率覆盖范围，无论是在内置接口方面还是在精度、频率调节范围等方面都具有突出的优势。IT7300可以完成电机从启动到正常带载阶段的全部性能测试，除了基本供电性能以外，更具备高精度的meter表的功能，使得电机的测试更精准可靠。；艾德克斯IT7300交流电源系列在灵巧轻便的外观体积下，具有的丰富的功能（如前后沿调光功能、模拟突波/陷波功能、TRIAC Dimmer调光/调速器仿真功能等）会给工程师们带来惊喜，是实验室中不可缺少的必备测试仪器。
测试中如需配合功率计还可选配艾德克斯IT9121功率计产品。

IT7300系列可编程交流电源在光伏并网逆变器测试中的应用
随着光伏并网发电的发展，越来越多的并网发电系统并入电网，由于电网自身特征，对光伏并网逆变器的性能提出了严格的测试要求。本文主要针对并网逆变器的电网频率响应测试，反孤岛效应测试和低压穿越测试三项测试需求，介绍艾德克斯电子的IT7300可编程交流电源在其中的作用。
一、光伏并网逆变器
光伏并网逆变器是光伏系统能量转换与控制的核心，是把太阳能电池所输出的直流电转换成符合电网要求的交流电再输入电网的设备。逆变器效率的高低影响着光伏发电系统效率的高低，因此，逆变器的性能保障非常重要。

二、光伏并网逆变器测试需求
由于要通过光伏并网逆变器直接将电能转化为与电网同频同相的正弦波电流馈入电网，那么电网的任何变动都会对光伏逆变器正常运作产生影响，因此对逆变器性能的测试中逆变器对于电网变动的反应是十分重要的测试项目。下面详细介绍一下逆变器电网频率响应测试、反孤岛效应测试以及低电压穿越测试三项测试内容。
1.电网频率响应测试。测试逆变器是否在规定的频率范围内（电压正常的情况下）逆变器可以正常工作；在规定的频率范围段，逆变器正常运行规定的时间后，停止并网供电；在规定的频率范围外则认为电网频率异常，并网逆变器停止工作。其频率响应时间必须满足下表要求

2.反孤岛效应测试。“孤岛”是指公共电网停止供电后，由于光伏逆变器的存在，使电网停电区部分线路仍维持带电状态，形成电力供应的“孤岛”。此状态可能会带来一系列的安全隐患和事故纠纷，危及人身安全，造成设备损坏，因此就有了反孤岛效应的测试标准。标准中要求包括：电网失压时，防孤岛效应保护必须在2秒内完成，将光伏系统与电网断开。
反孤岛效应的检测分为被动式和主动式两种。被动式孤岛检测方法通过检测逆变器输出是否偏离并网标准规定的范围，但在逆变器输出功率与局部负载功率平衡时无法检测出孤岛效应的发生。主动式孤岛检测方法通过控制逆变器输出电压和频率与电网的电压和频率存在一定的误差（误差在标准允许范围内），当电网工作正常时，由于锁相电路的矫正作用，逆变器输出电压频率与电网电压频率的误差始终在一个较小的范围内；但是当电网出现故障时与之前的误差累积，从而导致误差进一步增加，直到超过并未标准的规定，触发孤岛效应保护电路。该方法检测精度高，检测盲区小，因此被更多的采用，而主动式检测方法需要一台不断的调节模拟电网的电压频率的变化的可编程交流电源来实现。
3.低电压穿越（LVRT）测试。对于光伏电站当电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏发电站能够保证不脱网连续运行，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压区域（我国光伏并网逆变器LVRT的测试标准见下图）。

由以上测试项目的介绍可以发现，要实现光伏并网逆变器的这些性能测试，需要提供一个功能强大的交流电源，能够满足模拟电网的上述变化特征的需求。
三、艾德克斯IT7300系列可编程交流电源
艾德克斯电子多年一直致力于电源及电源测试领域的研究，针对交流电更大范围及更复杂的变动特性，研发推出了IT7300系列可编程交流电源，该系列电源可提供模拟各种正常及异常的交流电输入情况，并能量测待测物重要的电性能参数，满足光伏并网逆变器上述测试的要求。

IT7300系列交流电源电压规格为0~500V,频率在45Hz~500Hz范围内可调，满足电网模拟的电压和频率要求。使用者可以直接通过面板上的按键实时设定所需电源的波形，模拟电压、频率缓升降、电源瞬断、突波、特定相位角开启或关闭等特性，根据需要模拟电网的各种正常及异常状况，能够更有效地实施并网逆变器性能测试。
IT7300系列交流电源还提供LIST功能，可模拟标准正弦波，突波和陷波，且波形上升和下降沿可设定，拟合交流正弦波形幅值递增和递减的情况。List波形可以根据需要自行设定电压有效值，频率，上升和下降时间、延时时间等参数，因此对于编辑测试标准中电网电压故障跌落直到恢复的变化过程，并自动运行变化，实现低电压穿越测试。