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安捷伦PE7900蓄电池仿真体系计划

系统概述安捷伦蓄电池仿真系统是基于安捷伦APS高性能电源为基础开发的专用蓄电池测试和仿真系统。为客户提供全面的蓄电池性能测试,电池数据分析,电池模型提取和电池特性仿真功能。系统既可以用于验证蓄电池各项

体系概述

安捷伦蓄电池仿真体系是依据安捷伦APS高功用电源为根底开发的专用蓄电池测验和仿真体系。为客户供给全面的蓄电池功用测验,电池数据剖析,电池模型提取和电池特性仿真功用。体系既能够用于验证蓄电池各项目标,完结全面的电池功用测验,也能够用于电池特性仿真,模仿实在电池对电池操控单元的功用进行测验。有用的避免了运用实在电池或许构成的安全问题,并大起伏进步了测验速度和功率。

安捷伦蓄电池仿真器体系首要包括三部分的功用:

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蓄电池充放电测验和数据记载

依据蓄电池的充电、放电要求对蓄电池进行充放电测验,一起收集整个进程中蓄电池的端电压,电流,内阻,电量等信息。记载完好充电或放电周期的数据,验证电池容量,充、放电时刻等信息。记载下来的图形和原始数据能够保存下来,为后续的电池模型树立供给数据。

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图1:锂离子电池充电、放电全进程数据记载(包括电压,电流,电量,内阻曲线)

为蓄电池树立数据模型

依据收集到的实在电池充电或放电数据(包括一个完好的充电或放电周期),能够为蓄电池树立电池模型,模型中包括电量与电池内阻联系,电量与电池端电压联系,以及充电、放电电流与电池端电压联系。PE7900的配套软件能够依据之前记载的一条完好的充电或放电曲线数据,主动树立电池模型,并保存起来。一起,用户也能够独自对数据模型进行修正修正,或许自己树立全新的电池模型数据,用来表征不同品种,不同类型的蓄电池。

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图2:依据实测电池数据树立的蓄电池模型

蓄电池仿真功用

依据之前树立的蓄电池模型,用户能够运用PE7900体系替代实在蓄电池,进行测验。软件分为静态仿真形式和动态仿真形式。在仿真开端前,先挑选事前树立好的蓄电池模型,能够恣意设定蓄电池的开始开路电压Voc,蓄电池内阻R和蓄电池%&&&&&%量C,模仿蓄电池在不同状况,不同衔接,以及不同负载条件下的作业状况。

在静态形式下,蓄电池仿真器的开路电压值一直坚持在设置的初始方位,电池电量与电池开路电压坚持不变,用户能够随时改动电池开路电压设置值,用于测验待测件(电池管理器)与不同荷电条件下的电池衔接之后的作业状况。

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图3:左右两图分别为蓄电池模仿器在放电状况下和充电状况下的电池端电压, 开路电压,电池电量和电流曲线

动态形式下,蓄电池仿真器的开路电压和电量随充、放电进程而改动。体系经过查表方法,依据当时负载状况和电量状况,设置输出电压,一起记载充、放电电流,电池端电压,电池开路电压和电池电量等信息。修正电池容量的一个优点是,能够依据测验要求,加速或怠慢充、放电速度,为测验供给灵敏性。而可变的电池内阻能够仿真不同导线长度,不同夹具对电池输出端电压的影响。

安捷伦PE7900蓄电池仿真体系的特性和优势:

体系体积小,装备灵敏,重复利用率高:

PE7900体系依据安捷伦高功用电源体系APS组成,能够依据用户的需求,经过添加或去除电源,改动电池仿真器的输入和输出功率,最大充、放电电流。APS系列电源包括1KW或2KW电源主机,以及1KW功率耗散器。用户能够自行挑选组合,用以仿真不同功率,不同电流规模的蓄电池。其功率掩盖规模从几十瓦到几十千瓦,能够大起伏进步体系的重复利用率。

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图4:1000W和2000W的APS直流电源外观

APS体系电源体积小,集成度高,在4U(17.6厘米)的机柜高度内能够集成2000W电源功率输出,以及2000W负载吸收才能。以80V,25A,2000W的APS系列电源为例,在一组1.6米(32U)高度的体系机柜中,最多能够集成充、放电功率高达16KW的蓄电池仿真体系,其充电、放电电流规模能够到达+/-200A。

充放电自在切换,实在到达蓄电池作业作用:

与传统的蓄电池仿真器结构不同,安捷伦新一代蓄电池仿真器不再运用分立的电源和电子负载树立。在PE7900体系中运用最新的双象限电源,能够在充电、放电状况间进行无缝切换。与传统的经过电源与电子负载组合树立电池仿真器计划不同,PE7900体系不会呈现输出死区,供电中止,或电压电流跳变和冲击等现象。充、放电切换进程中,体系电压过渡平顺,完美贴合实在蓄电池的作业作用。

其原理是APS系列电源合作功率耗散器附件,能够实在完结双象限电源的作业形式。当外部设备输出电压高于电源设定电压时,电源呈现负电流状况,功率流入耗散器中变为热量耗散。当外部电压低于电源设定电压时,电源输出正电流,向外输出功率。

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图5:APS电源(下方)与功率耗散器(上方)的衔接方法,外部设备与电源输出端(红/黑色部分接线端)直接衔接。当电源作业在负电流状况时,进入电源的功率将经过独自的功率线(红黑色)传入耗散器中,并构成热量发散到环境中

立异的无缝量程切换功用,电流丈量精度远高于同类产品

安捷伦独有的无缝量程切换功用使电源对电流的丈量精度大起伏提高,APS电源能够依据输出或许吸收电流的巨细,实时切换量程,挑选精度最高的量程进行丈量,使动态电流的丈量才能大起伏加强。例如,2000W功率的APS电源的小电流丈量精度到达百微安等级。量程切换不会构成时刻损耗和数据丢掉,电压电流采样率能够一直维持在最高200KHz的速度接连采样记载。

电量和功率的丈量

体系内置电流和功率积分功用,能够随时读取充电或放电的电量数据。APS系列电源能够接连以200KHz的速度收集输出电流值,并在时刻轴上对该电流值进行积分,接连获取充电、放电电量,电量核算精度高达0.1%。因而在充放电测验中,能够随时读取电量值以了解电池的充放电状况。在蓄电池仿真形式下,则能够随时显现电池现存电量和现已耗费的电量。因为电流测验精度和采样速率都远远高于其他同类电源产品,使得电量测验精度到达史无前例的高度。

电源在输出端带有两个同步AD转换器,能够一起收集电压和电流值,因而也能够实时核算和显现输入、输出功率。同理,也能够对功率进行积分核算瓦特时。因为收集精度和采样速率都到达体系电源的最高水平,因而电量和功的核算数据也相同可信,为电池容量验证供给了牢靠的数据依据。

电池内阻的丈量和仿真功用

在运用PE7900体系对实在电池进行充、放电测验进程中,能够挑选运用脉冲电流法距离丈量电池内阻,得到蓄电池内阻随电池容量改动曲线。在树立电池模型时,能够将电池内阻数据归入电池模型中,树立电池内阻与电量的相对联系。

相同,在蓄池仿真功用中,能够经过设置蓄电池内阻,模仿出在不同冲电、放电电流下,电池端电压因为内阻影响而发生的动摇。电池模型中的电池内阻能够是固定值(在整个充放电进程中内阻坚持不变),或许内阻随电池电量而改动,也能够为电池内阻曲线添加偏置,模仿因为衔接线和夹具发生的固定电阻偏置。这将愈加实在的体现出蓄电池在运用进程中的实践作用。在静态仿真和动态仿真中,都能够设置电池内阻。在为蓄电池仿真器设置内阻R后,安捷伦APS电源内置的电池内阻仿真功用,能够使蓄电池仿真器输出端电压Vterm与电池开路电压Voc之间的联系主动满意Vterm = Voc – I * R,其间电池充电时I为负值,放电时I为正值。

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图6: 脉冲电流条件下(绿色为蓄电池仿真器放电电流曲线),PE7900体系输出电压会随电流发生动摇(赤色曲线),该动摇的起伏值由设置的内阻R和放电电流I值决议,实践作用与实在蓄电池共同

优异的瞬态呼应特性:

瞬态呼应是指当负载发生阶跃改动时,电源输出端瞬间呈现的电压上冲或下跌现象。相对于传统的实验室电源,蓄电池的瞬态呼应简直为零,这是因为蓄电池内阻较小,输出电压简直悉数加载在被供电设备端,因而实在电池的输出电压受电流影响要小得多。

PE7900体系中运用的安捷伦高功用电源体系APS,其瞬态呼应速度远远高于传统实验室电源,以80V,25A,2000W电源为例,当负载从0忽然跳变到输出才能的50%时(0A~12.5A),瞬态呼应的康复时刻在100uS以内。其目标远远优于其他品牌电源毫秒级的康复时刻。超卓的瞬态呼应目标使PE7900体系的输出电压愈加平稳,电压过冲与下跌现象被大起伏削弱。这除了能够愈加实在的仿真蓄电池的实践输出作用,也能够愈加有用的维护被供电设备,减小瞬态呼应构成的电压冲击。

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图7:2000W APS电源在负载发生6.25~12.5A电源跳变时,电源输出电压的改动。能够看到在50μs的时刻内,输出电压就康复到正常值

齐备的维护功用:

为维护用户的待测件免受危害,PE7900体系除了供给高呼应速度的过压(欠压)维护,过流维护以及过温维护功用外,还供给用户自定义维护功用,能够依据用户设定的条件进行比较(如电压、电流、功率、电量规模,电源作业状况等),满意条件时当即敞开维护,停止电源输出,并断开与被测设备的衔接。

体系内每台电源都装备输出端断路继电器,能够随时将蓄电池仿真器与被测设备从物理上彻底阻隔,避免体系输出端对被测设备发生影响。体系中多台电源之间能够完结1对多的维护触发。当其间任何一台电源呈现异常状况时,能够触发体系中一切电源堵截输出并断开输出端继电器。别的电源还内设有补偿端(+/-Sense端)断路检测功用,能够避免因为Sense线接触不良或断开导致的输出电压漂移的状况。

体系内部还设有黑盒子记载器供能,能够24小时不间断记载蓄电池仿真器的作业状况,输出状况和维护状况,以及一切前面板操作和接收到的外部操控指令。一旦供电体系呈现异常状况,这些数据能够随时调出,用以进行毛病剖析和排查。

敞开的对外编程接口:

PE7900蓄电池仿真器供给GPIB,USB和LAN接口用于上位机编程衔接。供给完好的SCPI指令库和IVI-COM驱动程序用于体系功用操控。

PE7900蓄电池仿真器作为完好的体系计划,除了能够经过软件前面板进行蓄电池仿真器的操作以外,还供给用户可定义的对外编程接口,便利您将PE7900体系集成到上层测验体系中,经过网络对PE7900体系进行操控和操作。整个体系的软件部分和硬件的体系集成作业悉数在国内完结,能够依据客户需求,随时修正体系装备,操控指令接口,满意不同用户的不同测验需求。

蓄电池仿真器PE7900体系目标:

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