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再生模式中的供电短时中断试验检测

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发布时间：2025-07-23 09:10:46 更新时间：2025-07-22 09:10:46

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

再生模式中的供电短时中断试验检测：保障系统稳定性的关键验证

在现代电力电子系统和新能源应用（如电动汽车驱动系统、可再生能源并网逆变器、不间断电源等）中，"再生模式"（Regenerative Mode）扮演着至关重要的角色。该模式允许设备在特定工况下（如电机制动、电网反向馈电）将机械能或多余电能高效地回馈至电网或储能系统。然而，电网或供电系统不可避免地会发生瞬态扰动，其中供电短时中断（Short Interruption）是一种常见的电能质量问题。这种毫秒级至秒级的供电中断，可能对处于再生模式下的设备造成严重冲击，如直流母线电压骤升、功率器件过应力、控制失稳甚至设备损坏。因此，"再生模式中的供电短时中断试验检测"成为评估设备在恶劣电网条件下的鲁棒性、安全性和功能完整性的核心环节。该测试旨在模拟真实的电力中断场景，严格验证设备在供电瞬间消失和恢复的全过程中，能否维持正常工作、实现安全切换或执行有效的保护策略，确保系统整体和用户的安全。

检测项目

针对再生模式下的供电短时中断试验，核心检测项目聚焦于设备在中断发生、持续及恢复过程中的动态响应和安全性能：

中断耐受能力： 验证设备在供电突然中断期间，能否避免内部关键元件（如IGBT、电容）因过压、过流或过热而损坏。
功能保持与切换： 检测设备能否在中断期间维持必要的控制功能，或在中断发生时/恢复后安全、平稳地切换到预设的备用模式（如停机、独立运行、无缝切换至电池供电）。
直流母线电压稳定性： 监测中断瞬间和中断期间，再生能量导致的直流母线电压波动幅度和速率，评估是否超出安全阈值及触发保护措施的有效性。
过压/过流保护动作： 检验设备内置的保护电路（如过压保护OVP、过流保护OCP）是否在预期条件下及时、准确动作。
重启与恢复特性： 评估供电恢复后，设备能否自动恢复正常运行，重启过程是否平稳，有无冲击电流或功能异常。
控制逻辑与状态管理： 检查设备控制软件/固件在中断事件处理逻辑的正确性，包括故障诊断、状态记录和恢复策略。
EMC影响： 观察中断及恢复过程中是否产生异常的电磁骚扰。

检测仪器

执行此试验需要高精度、可控性强的专业设备，主要包括：

可编程交流/直流电源： 核心设备，能够精确模拟供电短时中断（包括中断深度0%-100%、中断持续时间、电压跌落/恢复的斜率/相位角跳变）。需要具备高动态响应能力和低输出阻抗。
功率分析仪： 高带宽、高精度测量输入/输出电压、电流、功率、功率因数、频率等参数，捕捉瞬态波形。
高速示波器： 配备高压差分探头和电流探头，用于实时捕获并分析直流母线电压、关键功率器件电压/电流、门极驱动信号、保护信号等关键点的瞬态波形。
数据采集系统(DAQ)： 同步记录多点温度（如散热器、电容）、设备内部状态信号、控制信号等。
被测设备(DUT)负载模拟器： 如可编程电子负载（用于直流侧）或电机测功机（用于驱动系统），模拟再生模式下的负载工况。
程控开关/故障注入装置： 在特定情况下用于触发中断。

检测方法

测试方法遵循标准化流程，确保结果的可重复性和可比性：

预处理： 将被测设备置于规定的再生模式下运行，达到稳定工作状态（如额定功率回馈）。
中断参数设定： 依据相关标准或特定要求，在可编程电源上设置中断的持续时间（如10ms, 20ms, 50ms, 100ms, 200ms, 500ms, 1s, 5s等）、中断深度（通常为100%，即完全中断）、中断发生的相位角（针对交流系统）及恢复特性（如瞬时恢复或渐变恢复）。
执行中断： 启动可编程电源的短时中断功能（或触发程控开关），在设定时刻移除被测设备的输入供电。
过程监测： 使用功率分析仪、示波器、DAQ系统全程监测并记录关键电气参数、设备状态信号、保护动作信号及温度变化。重点关注中断瞬间、中断持续期和恢复瞬间的动态过程。
重复测试： 在设备冷却至初始温度后，在不同中断时间参数下重复测试（通常时间由短到长）。可能还需在不同负载点、不同相位角下进行多组测试。
结果评估： 分析记录数据：

检查直流母线电压峰值是否超过最大允许值。
确认过压/过流保护是否在规定时间内正确动作（若有）。
观察设备在中断期间和恢复后的功能行为是否符合设计要求（如停机、切换模式、平稳重启）。
评估有无器件损坏或性能劣化。

检测标准

再生模式供电短时中断试验的检测需严格遵循相关国际、国家或行业标准，主要参考依据包括：

IEC 61000-4-11: 电磁兼容(EMC) 第4-11部分：试验和测量技术 - 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验：这是最基础的标准，定义了电压中断的试验等级（如中断时间：0.5周期, 1周期, 5周期, 10周期, 25周期, 250周期等）和测试方法，适用于连接到公共低压电网的设备。
IEC 61000-4-34: 电磁兼容(EMC) 第4-34部分：试验和测量技术 - 每相输入电流大于16A设备的电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验：针对大电流设备的补充标准，规定了特定试验配置和方法。
ISO 16750-2: 道路车辆 - 电气和电子设备的环境条件和试验 - 第2部分：电气负荷：汽车电子领域的核心标准，其中规定了针对12V/24V系统的供电中断试验（如Test A: 中断时间0.2s/5s/60s）及性能判据（Function Status Class）。
LV 124: 汽车制造商联盟电气/电子元件测试规范：欧洲主要汽车制造商（如大众、宝马、戴姆勒）广泛采用的更严苛标准，对供电中断（特别是针对48V系统）的要求常高于ISO 16750-2。
GB/T 17626.11: 电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验：中国国家标准，等同采用IEC 61000-4-11。
产品/行业特定标准： 特定产品（如光伏逆变器IEC 62109, UPS IEC 62040）或特定行业/客户也可能有额外或更详细的要求。

在进行检测时，必须明确依据的标准及其版本号、适用的试验等级（如中断时间、试验次数）以及合格/不合格的性能判据（Performance Criteria）。这些标准为试验的规范性、一致性和结果的权威性提供了重要保障。