中心議題：

• 直流電子負載測試方法研究

解決方案：

• 利用已有設備搭建的驗證平台進行驗證
• 在驗證平台上提出了參數的測試方法

引言

直流電子負載是能吸收直流電能，並將吸收的直流電能耗散、儲(chu)存(cun)或(huo)回(hui)饋(kui)電(dian)網(wang)的(de)一(yi)種(zhong)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)裝(zhuang)置(zhi)，該(gai)裝(zhuang)置(zhi)所(suo)吸(xi)收(shou)的(de)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)可(ke)以(yi)調(tiao)節(jie)或(huo)設(she)置(zhi)，其(qi)端(duan)口(kou)輸(shu)入(ru)特(te)性(xing)符(fu)合(he)歐(ou)姆(mu)定(ding)律(lv)。直(zhi)流(liu)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)應(ying)用(yong)量(liang)很(hen)大(da)，其(qi)主(zhu)要(yao)通(tong)過(guo)模(mo)擬(ni)實(shi)物(wu)負(fu)載(zai)和(he)負(fu)載(zai)波(bo)形(xing)
，既(ji)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)電(dian)源(yuan)供(gong)應(ying)器(qi)規(gui)格(ge)特(te)性(xing)的(de)測(ce)試(shi)

，也(ye)可(ke)作(zuo)為(wei)ATE或ATS係統的組成單元，在線對充電器、蓄電池等的壽命特性及功率電子元器件的參數特性進行測試。直流電子負載的種類型號除了美國AGILENT公司、NHR公司、AMETEK公司、德國H&H、日本菊水、韓國UNICORN的產品外，國內廠家如山東艾諾、北京大華無線電儀器廠、南京亞銳、杭州威博科技

、台灣CHROMA、I-TECH、固緯
、PRODIGIT（博計）等企業的產品在應用量上也占了相當大的份額。

直流電子負載性能特性的好壞將直接影響工程質量、性能評價、參數分析

、設備驗收、校(xiao)準(zhun)結(jie)果(guo)以(yi)及(ji)用(yong)戶(hu)利(li)益(yi)，要(yao)有(you)針(zhen)對(dui)性(xing)能(neng)特(te)性(xing)的(de)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)。但(dan)是(shi)，目(mu)前(qian)我(wo)國(guo)還(hai)沒(mei)有(you)關(guan)於(yu)直(zhi)流(liu)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)的(de)標(biao)準(zhun)
，而(er)普(pu)遍(bian)依(yi)據(ju)的(de)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)是(shi)根(gen)據(ju)生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)的(de)說(shuo)明(ming)書(shu)或(huo)用(yong)戶(hu)協(xie)議(yi)進(jin)行(xing)。因(yin)此(ci)生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)和(he)使(shi)用(yong)單(dan)位(wei)以(yi)及(ji)計(ji)量(liang)校(xiao)準(zhun)單(dan)位(wei)都(dou)意(yi)識(shi)到(dao)：開展直流電子負載測試方法的研究已是當務之急，因此
，本項目在深入調研，充分試驗論證的基礎上
，形成了“直流電子負載測試方法標準草案”，其主要工作體現在規範直流電子負載術語
、論證直流電子負載參數測試方法兩方麵。

直流電子負載名詞術語

國內外直流電子負載生產廠家較多
，種類型號複雜，而我國沒有相關的標準對直流電子負載的術語定義、要求
、試驗方法

、檢驗規則、安全性能等進行規範和統一，產品質量、性能指標差異較大，名稱術語均不一致，造成各生產廠家自行其事。

guoneiwaizhiliudianzifuzaisuiranxinghaozhongleijiaoduo，gongnenghexingnengzhibiaofangmianyousuochayi，danzhiliudianzifuzaidetexingyijixiangtongmoshixiadegongnengtexingjibenshiyizhide。liru
，dingdianliumoshi，butongchangjiadeneibudianlushejikenengyousuochayi，danzuizhongshixianbulunshurudianyashifougaibian。womenzaiguangfanzhengqiuguoneiwaizhiliudianzifuzaishengchanshang
、yonghuhejiliangxiaozhundanweideyijianhejianyidejichushang

，jingguozhuanjiapingshen
，duiyuzhiliudianzifuzaifuzaitexinghecanshuceliangxiangguandemingcishuyujinxingledingyi
，shiqiguifantongyibiaozhuncaoanzhong。

標準草案中，名詞術語部分主要規範了直流電子負載
、定電流模式、定電壓模式、定電阻模式、定功率模式、靜態負載模式
、動態負載模式、加載、卸載以及保護功能等名詞術語，並針對這些術語進行了定義，例如
，將動態負載模式定義為：直(zhi)流(liu)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)輸(shu)入(ru)端(duan)口(kou)所(suo)吸(xi)收(shou)的(de)電(dian)流(liu)按(an)所(suo)設(she)定(ding)或(huo)選(xuan)擇(ze)的(de)變(bian)化(hua)規(gui)律(lv)及(ji)特(te)征(zheng)參(can)數(shu)隨(sui)時(shi)間(jian)進(jin)行(xing)變(bian)換(huan)，此(ci)種(zhong)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)稱(cheng)為(wei)動(dong)態(tai)負(fu)載(zai)模(mo)式(shi)
，以(yi)典(dian)型(xing)的(de)梯(ti)形(xing)波(bo)負(fu)載(zai)波(bo)形(xing)為(wei)例(li)，其(qi)特(te)性(xing)如(ru)圖(tu)1所示。其他參數定義不再一一列舉。 [page]
1.編製直流電子負載參數測試方法

直zhi流liu電dian子zi負fu載zai參can數shu，可ke以yi分fen為wei靜jing態tai負fu載zai模mo式shi和he動dong態tai負fu載zai模mo式shi兩liang部bu分fen。直zhi流liu電dian子zi負fu載zai輸shu入ru端duan口kou所suo吸xi收shou的de電dian流liu由you所suo設she定ding相xiang關guan參can數shu確que定ding，並bing不bu隨sui時shi間jian進jin行xing變bian化hua，此ci種zhong工gong作zuo模mo式shi稱cheng為wei靜jing態tai負fu載zai模mo式shi。定ding電dian流liu模mo式shi（CC mode）
、定電壓模式（CV mode）
、定電阻模式（CR mode）和定功率模式（CP mode）都dou屬shu於yu靜jing態tai負fu載zai模mo式shi。標biao準zhun草cao案an分fen別bie對dui靜jing態tai負fu載zai模mo式shi和he動dong態tai負fu載zai模mo式shi的de測ce試shi方fang法fa進jin行xing了le詳xiang細xi的de介jie紹shao
，靜jing態tai參can數shu模mo式shi以yi定ding電dian流liu調tiao整zheng度du為wei例li，進jin行xing介jie紹shao。

定電流調整度測試步驟如下：
(1) 按圖2進行連接，設置直流電子負載為定電流模式，選擇需要測試的電流量程。
(2) 設置直流穩壓電源的電流輸出高於定電流模式的電流滿量程值，設置電壓高於直流電子負載的起始工作電壓。

(3) 啟動直流穩壓電源輸出，直流電子負載啟動加載。電流測試點按量程從低到高每個量程不少於3個點均勻選取。

(4) 直流電子負載的電流設置值為I1，數字多用表的電壓測量值為U
，根據公式（1）計算得到流過分流器R的電流值I0，讀取直流電子負載的電流測量值I2，根據公式（2）計算得到電流設置誤差△I1。

I0=U/R (1)
式中：
I:流過分流器R的電流值，單位為安培（A）；
U:數字多用表的電壓測量值，單位為伏特（V）；
R:分流器的數值，單位為歐姆（Ω）；
△I1=I1-I0 (2)
式中：
△I1:直流電子負載的電流設置誤差，單位為安培（A）；
I1:直流電子負載的電流設置值，單位為安培（A）；
根據公式（3）計算得到電流測量誤差△I2。
△I2=I2-I0 (3)
式中：
△I2:直流電子負載的電流測量誤差

，單位為安培（A）；
I2:直流電子負載的電流測量值，單位為安培（A）
[page]
2.搭建測試平台，驗證測試方法

為完成直流電子負載測試方法的研究，利用已有設備搭建了試驗驗證平台

，對測試方法的科學性、合理性及可操作性進行試驗驗證，圖1為wei搭da建jian的de試shi驗yan驗yan證zheng平ping台tai。利li用yong測ce試shi平ping台tai，對dui直zhi流liu電dian子zi負fu載zai靜jing態tai負fu載zai模mo式shi和he動dong態tai負fu載zai模mo式shi的de測ce試shi方fang法fa進jin行xing了le驗yan證zheng。搭da建jian的de直zhi流liu電dian子zi負fu載zai試shi驗yan驗yan證zheng平ping台tai
，能neng夠gou覆fu蓋gai直zhi流liu電dian壓ya高gao達da到dao600V
，直流電流達到500A，功率最大為30kW

，轉換速率1A/ms～0.5A/μs，負載波形頻率最大10kHz的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)參(can)數(shu)的(de)校(xiao)準(zhun)和(he)測(ce)試(shi)需(xu)求(qiu)。此(ci)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)的(de)搭(da)建(jian)，對(dui)前(qian)麵(mian)所(suo)論(lun)述(shu)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)不(bu)同(tong)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)下(xia)關(guan)鍵(jian)參(can)數(shu)的(de)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)的(de)科(ke)學(xue)性(xing)、通用性和適用性起到試驗驗證的作用。  

3 直流電子負載測試方法驗證平台
 
評定測量不確定度
duiceshifangfadeceshijieguojinxingbuquedingdufenxi，yeshiyixiangfeichangzhongyaodegongzuo。biaozhuncaoandefujianbufen，duishiyanyanzhengpingtaideceliangbuquedingdujinxinglefenxi，yibaozhengliyonggaiceshifangfageichudeceshijieguozhunquekekao。yidingdianliumoshixiaceliangbuquedingdupingdingweilijinxingshuoming，fugaizhiliudianzifuzaicanshuyou：電流設置誤差、電流測量誤差和定電流模式調整度

1) 測量方法
采用間接測量法。測量連接圖如圖2所示，用直流穩壓穩流電源輸出電流
，用數字多用表測量精密分流器R兩端電壓，計算得到電流實際值。

2) 數學模型
啟動直流穩壓穩流電源輸出，直流電子負載啟動加載
，直流電子負載的電流設置值為I1
，流過分流器R的電流實際值為I0（I0=U/R），直流電子負載的電流測量值為I2。
電流設置誤差△I1=I1-U/R；電流測量誤差△I2=I2-U/R

3) 不確定度來源
不確定來源如表1所示。

表1 各不確定度分量一覽表(3A測試點)
4) 合成標準不確定度
由於以上各測量結果不確定度分量獨立不相關，故測量結果的合成標準不確定度為


5) 擴展不確定度
取k=2，得到擴展不確定度U=k×uc=0.08%

結束語
本文結合國防軍工電子標準化研究項目“直流電子負載測試方法研究”
，tichulezhiliudianzifuzaiceshifangfabiaozhuncaoan。caoanzhong，tichuleguifandezhiliudianzifuzaimingcishuyu，zaizhiliudianzifuzaishiyanyanzhengpingtaishiyanyanzhengdejichushang
，tichulecanshudeceshifangfa。