再生电源解决效率、安全性和运营成本问题

再生电源

解决效率、安全和运营成本问题

消费者对电动汽车 (EV) 和混动汽车 (HEV) 的需求不断提高，汽车市场中的车辆电气化程度也在不断提高，这给汽车设计和制造带来了新的挑战。消费者迫切希望获得更长续航里程的汽车，这意味着需要更大容量的电池以及大功率电子设备和充电器。目前已有几款新设计的电动汽车使用了 800 V 电池包和充电器。

在功率相同的情况下，使用电压更高的充电器和电池可以降低所需的电流。电流更小意味着可以使用更细的电缆，这有助于降低车辆重量。对于汽车制造商而言，他们需要安全可靠的硬件来测试他们的大功率、高电压电子设备。为了满足行业需求，是德科技开发了再生双象限电源。Keysight RP7900 系列再生电源可以供给和吸收高达 20 kW 的功率，同时单个电源便能输出高达 2000 V的电压。在测试储能系统时，能够在供给电流和吸收电流之间进行切换是一项基本要求。

RP7900 系列使您能够无缝完成这一切换。在吸收功率时，再生电源可将电能回收到电网，避免像典型的电子负载或功耗器件那样产生热量。此外，该系列还有一个关键优势——功率密度更高，每个 20 kW 电源仅占用三个机架单元的空间。

挑战

在预算方面，设备的总体拥有成本以及运营、校准和维护成本将占据大头。设备的运营成本通常会超过自身的售价。例如，传统的功耗器件会在测试机架中产生过多热量，进行散热需要付出额外成本。由于热量过大会导致测量误差，因此散热是不容忽视的一项要求。如果功率较大，将热量排放到实验室中肯定不行，因为这将给工作区带来大量噪声，并且热得令人无法忍受。

与定制解决方案相比，现在有一款现成的解决方案可为您提供出色的校准和维护选择。例如，是德科技的全球服务网络可以轻松复制我们的解决方案，为您在各个地方安装的设备提供维护。我们在很多地区都可提供现场校准服务，另外还可通过全球服务中心提供校准和维修。

再生电源的工作原理传统的电源只能输出正电压和正电流，如图 1 中的象限 1 所示。同样，传统的功耗器件或电子负载只接受正电压或负电流，或图 1 中的象限 2 所示。而再生电源则可以同时在两个象限内工作。在象限 1 中运行时，电源从三相电网连接中获取电力，然后在象限 2 中工作时，通过同一个三相连接返回电力。

RP7900 再生电源使您能够在象限 1 和象限 2 之间无缝切换工作，并且在象限 2 中工作时，可以高效地将 90% 以上的电力返回到交流电网。传统的电源以及功耗器件体积更大。功耗器件使用一系列 FET 开关和电阻器将电流转换为热能。风扇给 FET 和电阻器散热，让它们保持在正常的工作温度范围内。虽然功耗器件在功率较小时表现良好，但是要耗散高达 20 kW 的功率时，它们的体积会变得非常庞大。是德科技的先进功耗器件每千瓦仅占用一个机架单元（1.75 英寸高）的机架空间。

优势

将电能回收到电网的能力可提供四个关键优势：

• 只需要一台仪器来管理电力的供给和吸收。
• 将产生的热量减少 90%。
• 无需使用功耗器件，节省 85% 的机架空间
• 降低或消除了额外的散热需求。

RP7900 系列在降低运营成本的同时，还能够创造一个温度更适宜、噪声更低的工作环境。

监测和断路

图 1 显示了再生电源如何持续地监测交流连接，保障安全工作。如果交流连接出现故障或断电，再生电源将会断开该连接。这样就可以确保再生电源不会将电能返回到建筑物内的线路或电网中，避免本该断电的电线带电。断开电源可保证电工安全作业。当交流连接一切正常时，监测电路可确定施加到电源的相位和电压。控制器会让电源与交流输入保持同步。在再生模式下，再生电源会将具有正确相位和电压的电力输送回电网。

电源连接处的较高电压 Vm 将驱使电流流向负载处的较低电压 VL。

不过，计算错误和稍高的电压可能会导致大量电流流向电网。为了避免电压不匹配，电源从电压源切换为电流源。增大向电网输送的电流可让电网保持一个高度稳定的电压。值得一提的是，交流电源或不间断电源无法为再生电源供电，因为它们都只能供给电能而没有负载吸收电能。

整流器和逆变器

图 3 中是一个简单的三相整流器，它可以将交流电转换为直流电。每一相的正电流通过二极管流向直流导轨正极，负电流通过二极管流向导轨负极。图 3 中的整流器是一个六极整流器，它能捕获每个相的三个正周期和三个负周期。

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