В процессе испытания многих изделий до сих пор использовались два устройства – источник питания и электронная нагрузка. Двунаправленный лабораторный источник питания (ИП) от EA Elektro-Automatik сочетает в себе функции лабораторного ИП и регенеративной нагрузки. Таким образом, затраты на приобретение оборудования и проведение испытаний можно значительно сократить.
Регулируемые лабораторные ИП используются в исследованиях и разработках, в производстве компонентов и сборок, а также в аккумуляторных, солнечных и приводных технологиях. В некоторых применениях потребителям требуются не только источники напряжения и тока, но и устройства, способные поглощать энергию. Простым примером в данном случае является тестирование батарей. Батареи сначала заряжаются источником питания, затем, если батарею необходимо разрядить для проверки ёмкости аккумулятора, используется электронная нагрузка. Однако при использовании двунаправленного ИП для зарядки и разрядки аккумулятора требуется только одно устройство. Кроме того, во время процесса разряда до 95% энергии подаётся обратно в сеть питания. Таким образом снижаются затраты не только на покупку оборудования, но и на электроэнергию, что благоприятно сказывается на окружающей среде.
Источник питания как рекуперативная нагрузка
Двунаправленный ИП PSB 9000 (см. рис. 1) от производителя силовой электроники EA Elektro-Automatik объединяет в одном устройстве блок питания и электронную нагрузку.
Например, в случае если требуется смоделировать аккумулятор вилочного погрузчика, энергия, необходимая для поднятия груза с помощью мотора, поступает от источника питания. Если груз опускается, двигатель переключается в режим генератора и пытается вернуть полученную энергию обратно в источник питания. В таком случае двунаправленный источник питания PSB 9000 принимает функцию нагрузки, регенерируя полученную энергию и подавая её обратно в электросеть питания (см. рис. 2).
Двухквадрантное решение для расширения возможностей использования
Преимущество двухквадрантного решения состоит в его универсальности. Устройство может работать как источник и как потребитель. Параметры источника питания и электронной нагрузки можно очень гибко устанавливать и контролировать. Кроме того, пользователь может регулировать внутреннее сопротивление и выходную мощность. В зависимости от требований ток, внутреннее сопротивление и мощность можно задавать раздельно как для источника, так и для потребителя через сенсорный HMI устройства или другие интерфейсы.
Устройства серии PSB 9000 имеют тот же набор функций, что и лабораторный источник питания PSI 9000, и предназначены для сложных задач в испытательных процессах и работах по внедрению изделия на производстве. Кроме того, с помощью этого устройства можно моделировать функции батарей, топливных элементов или фотоэлектрических модулей. Серия PSB 9000 может быть полезной для разработок в области транспорта, гибридных и рельсовых машин.
Функциональность устройства
Для удовлетворения потребностей заказчиков источников питания современные устройства должны быть универсальными. Прежде всего, они должны быть просты в использовании и иметь многочисленные интерфейсы для подключения к различным вычислительным системам. Кроме того, необходимо соответствующее программное обеспечение, с помощью которого лабораторный источник питания может быть быстро и легко запрограммирован для выполнения различных задач.
Двунаправленный ИП PSB 9000 обладает широкими функциональными возможностями. В этой серии доступны произвольный генератор функций, а также предварительно запрограммированная кривая запуска двигателя автомобиля в соответствии со стандартом DIN 40839. Синусоидальные, треугольные, прямоугольные и другие кривые могут быть легко запрограммированы и вызваны нажатием кнопки. Кроме того, имеются встроенная система управления профилем батареи и функция секвенирования и регистрации физических величин.
Все функции доступны посредством сенсорного TFT-дисплея или с помощью одного из многочисленных поддерживаемых интерфейсов. Другие параметры, такие как ограничения по напряжению, току, мощности и сопротивлению, а также временны¢е параметры, так же просто настраиваются. Кроме того, существует возможность конфигурирования сигналов тревоги, предупреждений или уведомлений в случае выхода того или иного параметра за установленные пределы.
Удобное управление
Множество встроенных в PSB 9000 функций потребовало от инженеров ЕА создания удобной концепции эксплуатации. TFT-дисплей высокого разрешения и ёмкостный сенсорный экран делают управление данным ИП интуитивно понятным. Меню чётко организовано и доступно на немецком, английском, китайском и русском языках. Несколькими касаниями выбираются параметры и значения, вводимые через энкодер или цифровую клавиатуру.
На дисплее отображаются текущие значения напряжения, тока, мощности и внутреннего сопротивления. В то же время имеется возможность обзора заданных значений для источника и нагрузки, текущего режима работы, имеющихся сигналов тревоги или предупреждения и состояния выхода. Если устройство находится в удалённом режиме управления, на дисплее будет показано, какой интерфейс его контролирует.
Состояние выхода отображается с помощью двух светодиодов и может быть включено и выключено с помощью кнопки с тактильной обратной связью. Для защиты от несанкционированного или непреднамеренного использования HMI может быть частично или полностью отключён и затем активирован.
Моделирование сложных характеристик
Цифровая система управления, используемая в двунаправленном лабораторном источнике питания PSB 9000, основана на 16-разрядном преобразовании АЦП/ЦАП. Благодаря параллельной обработке сигнала на ПЛИС время формирования сигнала при измерениях, вычислении и оцифровке составляет менее 1 мкс. Таким образом, с пропускной способностью 1 МГц можно одновременно обрабатывать измерения тока, напряжения, мощности и сопротивления. Работа с таблицами поиска (LUT-таблицами) также осуществляется на частоте 1 МГц. В дополнение к стандартизованному линейному управлению можно моделировать нелинейные характеристики, например характеристики батареи, топливного элемента или фотовольтаики. Табличные данные могут быть созданы в Excel или текстовом формате и переданы в LUT посредством интерфейса USB.
Один прибор – несколько классов напряжений и токов
Серия PSB 9000 унифицирует гибкий выходной каскад, разработанный EA Elektro-Automatik. Это подразумевает возможность использования устройства в качестве источника и одновременно потребителя энергии. Серия PSB 9000 обеспечивает мощности от 5 до 15 кВт, напряжения от 60 до 1500 В и токи до 360 А в корпусе шириной 19² и высотой 3U (133 мм). Благодаря интеллектуальному интерфейсу «ведущий – ведомый» и шине Share устройства можно использовать для создания системы с общей мощностью до 240 кВт. Затем такую систему можно контролировать ведущим прибором. На его дисплее отображаются все суммированные данные. По сравнению с одним источником питания система приборов имеет такое преимущество, как резервирование. Она также легко может быть адаптирована для решения ряда сложных задач.
Цифровые и аналоговые интерфейсы
Как и другие источники питания от EA, двунаправленные лабораторные источники питания серии PSB 9000 контролируются посредством различных коммуникационных интерфейсов. Они служат центром управления между HMI прибора, его силовой частью и внешней средой. Стандартное исполнение включает в себя встроенный USB и аналоговый интерфейс.
В дополнение к управляющим входам для задания напряжения, тока, мощности и сопротивления аналоговый интерфейс также имеет выходы для считывания напряжения и тока. Входы и выходы могут быть сконфигурированы для управления уровнями напряжения в диапазонах 0…10 или 0…5 В. Кроме того, для реализации оповещений об ошибках имеются и другие ТТЛ-выходы. Через слот Plug&Play можно подключить различные цифровые интерфейсы. Для этого опционально доступна поддержка Ethernet и Profinet с одним или двумя портами, а также Profibus, CANopen, CAN, Modbus, Ethercat и RS-232. Все эти интерфейсы гальванически изолированы от выходного терминала. Если требуется интеграция в сторонние системы, интерфейсы можно легко модифицировать.
Концепция двунаправленного источника питания PSB 9000 обеспечивает хорошее сочетание мощности, возможностей подключения, функциональности и простоты использования. Благодаря своей модульности система позволяет заказчику оперативно и экономично реализовывать решения, удовлетворяющие индивидуальным требованиям.
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
