In diesem Blog befassen wir uns mit den dynamischen Eigenschaften einer Hochleistungs-Gleichstromversorgung.
Es gibt immer mehr Anwendungen, bei denen ein agiles Verhalten von Gleichstromversorgungen und Lasten erforderlich ist. Dies gilt vor allem für Anwendungen, bei denen Batterien geladen und entladen werden, um zu prüfen, wie sie sich unter dynamischer Last verhalten. Andere Anwendungen, die von dynamischen Fähigkeiten profitieren, sind Leistungsumwandlungssysteme wie Wechselrichter oder auch DC-Motortests.
Während Tischgeräte mit einer Leistung von einigen hundert Watt eine gewisse Agilität aufweisen, wollen wir herausfinden, wie das bei einem leistungsfähigeren Gerät aussieht. Für unseren Test haben wir uns für das IT-M3912C-800-48 mit einer Leistung von beachtlichen 12kW entschieden. Die maximale Spannung liegt bei 800V und der maximale Strom bei 48A. Man würde erwarten, dass die grossen Ausgangskondensatoren wie ein Tiefpassfilter wirken und das Gerät deshalb sehr träge ist. Wir führen im Folgenden einige Messungen durch, um ein Gefühl für die Möglichkeiten zu bekommen
Test 1: Anstiegszeit ohne Last
Um eine stabile Ausgangsspannung zu gewährleisten, wird beim Design einer solchen Stromversorgung darauf geachtet den Ausgang nicht «zu schnell» zu machen. Für diesen ersten Test schliessen wir ein Oszilloskop ohne zusätzliche Last direkt an die Ausgangsklemmen an.
Abb. 1: Einfacher Testaufbau.
Nun verändern wir die Ausgangsspannung sprunghaft von 0V auf 50V.
Abb. 2: Messung der Anstiegszeit.
Das IT-M3912C schafft den Übergang von 0 auf 100 % in weniger als 100 ms, was angesichts seiner 12-kW-Leistung ein beachtlicher Wert ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Messungen je nach Last und Ausgangsspannungs-Veränderung signifikant variieren können. Dieser Test von 0 bis 50 V / ohne Last bietet uns immerhin einen guten Anhaltspunkt für die Grössenordnung, in der wir Ergebnisse erwarten können.
Test 2: Sinusförmiger Ausgang ohne Last
Da das IT-M3912C über eine Vielzahl von Funktionen verfügt (siehe unten), können wir auch einen ARB-Sweep (Arbitrary Waveform Sweep) mit einer Sinuskurve von 1 Hz bis 20 Hz durchführen. Wir werden messen, bei welcher Frequenz das Signal noch einem sauberen Sinus ähnelt. Für die Amplitude wählen wir 20Vpp. Wir können den Testaufbau von Test 1 wiederverwenden und die Ergebnisse auf dem Oszilloskop darstellen.
Abb. 3: 1Hz bis 20Hz Sweep, Übergang von der höchsten zur tiefsten Frequenz.
Um die Genauigkeit der generierten Frequenzen zu verifizieren, vergrössern wir die 1Hz- und die 20Hz-Bereiche des Signals.
Abb. 4: Oszillogramm des 1Hz-Bereichs.
Abb. 5: Oszillogramm des 20Hz-Bereichs.
Resultat: Das IT-M3900C erzeugt Frequenzen mit guter Genauigkeit. Auch dies ist eine beeindruckende Leistung für eine Gleichstromversorgung, die nicht für die Erzeugung von Wechselstromsignalen optimiert ist.
Wie wir sehen können, gibt es bei 20 Hz schon markante Verzerrungen. Prüfen wir also, welche Frequenz noch ein einigermaßen sauberes Signal liefert.
Abb. 6: Angemessen saubere sinusförmige Wellenform bei 18,5 Hz.
Wie bei Test 1 wird auch dieser Test je nach Ausgangslast und Spannungshub unterschiedliche Ergebnisse liefern.
Wir können jedoch einen Hinweis darauf erhalten, was mit einem modernen bidirektionalen Hochleistungsnetzteil wie der neuen IT-M3900C-Serie möglich ist.
IT-M3900C: Highlights
Eine nicht abschließende Liste der Funktionen des IT-M3900C, erschwinglich und vollständig geschützt:
- Klein! Bis zu 6kW in einer 1U-Einheit, bis zu 12kW in einer 2U-Einheit.
- Bis zu 1020A Source / 720A Load und bis zu 1500V in einem einzigen Gerät.
- Nahtloser Source- / Load-Mode Übergang
- Regenerative elektronische Last.
- Seamless Source- / Load-Mode transition.
- Standard USB / CAN / LAN / digitale IO-Schnittstelle, optional GPIB & RS-232.
- Eingebaute Goodies:
- Listenmodus: 10 Listen, je 200 Schritte.
- Funktionsgenerator & Arbiträre Wellenformen (Sinus, Puls, CDWell & benutzerdefiniert).
- Batterielade-/Entladefunktion.
- Batteriesimulationsfunktion.
- Simulation von photovoltaischen I/V-Kurven (85V und 150V Modelle).
- Eingebaute Spannungskurven entsprechen LV123, LV148, DIN40839.
- Eingebaute KFZ-Testkurven: ISO-16750-2, SAEJ1113-11, LV124 und ISO21848.
- Dynamische Fahrprofil-Simulationsfunktion mit bis zu 10'000'000 Punkten.
- Einstellbare Anstiegs- und Abfallzeiten.
- Und vieles mehr..
Abb. 7: IT-3900C Übersicht der Schutzfunktionen.
Das Gerät kann über das Frontpanel, via LAN über das virtuelle Frontpanel, über die (kostenlose) Fernsteuerungssoftware IT9000-PV3900 oder über SCPI-Befehle via eine der verfügbaren Schnittstellen gesteuert werden. Zusätzlich steht eine Front-Panel USB-Schnittstelle zum Speichern und Laden von Listen im CSV-Format zur Verfügung.
Zusätzlich bietet ITECH Softwarepakete für Batterietest, PV-Simulation und Brennstoffzellensimulation an.
Fazit
Die neuen bidirektionalen Stromversorgungen der Serie IT-M3900C von ITECH bieten eine Vielzahl von Funktionen zu einem sehr attraktiven Preis-/Leistungs-Verhältnis.
Zögern Sie nicht, mit unseren technischen Experten über Ihre spezifische Anwendung und Ihre Anforderungen zu sprechen.
Bleiben Sie in Kontakt mit Computer Controls AG
Wir verfügen über das Know-how und ein sorgfältig ausgewähltes Produktportfolio, um Ihre Anforderungen zu erfüllen und Ihre Visionen mit Stromversorgungen, E-Loads, Instrumenten und mehr zu unterstützen. Sprechen Sie mit uns.
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