新能源電力電子裝備普遍存在能量雙向流動特征，儲能變流器、V2G車載設(shè)備、雙向逆變器在實際運行中，既會從電網(wǎng)獲取電能，也會向電網(wǎng)回饋電能，傳統(tǒng)單向交流源設(shè)備無法復(fù)現(xiàn)雙向功率交互的完整工況，難以完整模擬設(shè)備真實運行環(huán)境。科威爾雙向交流源基于碳化硅器件搭建硬件架構(gòu)，屬于全四象限回饋式源載一體化設(shè)備，融合可編程交流源、電網(wǎng)模擬器、回饋式交直流電子負載多重能力，兼顧源模式輸出仿真與負載模式吸收仿真，適配新能源領(lǐng)域各類雙向電力電子產(chǎn)品的測試驗證工作。

　　源載一體化的設(shè)計邏輯，改變傳統(tǒng)測試系統(tǒng)源和負載相互獨立的搭建思路。同一臺硬件設(shè)備，可切換源模式與負載模式，源模式下作為可編程交流電源、電網(wǎng)模擬器、功率放大器，負載模式下切換為回饋式交直流電子負載，無需改動主功率接線，僅通過人機界面完成模式切換。在源模式下，設(shè)備可以輸出可編程的交流、直流、交直流疊加信號；切換至負載模式，就可以吸收被測樣機輸出的交流或者直流電能。這種架構(gòu)讓同一套測試工位，既能夠完成被測設(shè)備受電工況，又可以完成被測設(shè)備向外發(fā)電饋能工況，對于需要反復(fù)切換充放電狀態(tài)的儲能、車載設(shè)備測試，能夠簡化整套測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少設(shè)備之間的同步調(diào)試工作。
 

　　全四象限運行是雙向交流源實現(xiàn)雙向能量仿真的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)兩象限設(shè)備，僅能實現(xiàn)單一方向功率傳輸，面對被測樣機向外輸出功率時容易發(fā)生保護閉鎖。該雙向交流源可覆蓋全部四個象限的功率運行區(qū)間，完整復(fù)現(xiàn)電壓電流不同相位組合下的能量流向。不管是被測設(shè)備吸收有功無功功率，還是向外送出有功無功功率，設(shè)備都可以完成對應(yīng)工況仿真。當(dāng)作為功率放大器使用時，可對接功率硬件在環(huán)測試系統(tǒng)，將仿真模型輸出的小信號，放大成為實際功率等級的電氣信號，完成微電網(wǎng)、儲能系統(tǒng)的硬件在環(huán)仿真試驗，把數(shù)字仿真和真實功率硬件結(jié)合起來，開展復(fù)雜電網(wǎng)工況下的設(shè)備性能評估。

　　能量回饋特性貫穿源模式與負載模式，交流工況、直流工況均支持能量回收。被測樣機在測試過程中釋放出來的電能，不會依靠散熱電阻轉(zhuǎn)化為熱量消耗，設(shè)備將這部分能量處理之后送回電網(wǎng)，實現(xiàn)能量循環(huán)利用。長時間耐久測試、多組循環(huán)工況測試過程中，可以降低實驗室電能消耗，大功率測試工況下，設(shè)備和配套環(huán)境的散熱壓力得到緩解，也提升大功率工位連續(xù)運行的穩(wěn)定性，適合產(chǎn)線批量測試和實驗室長時間可靠性試驗場景。

　　源模式下具備豐富電網(wǎng)仿真能力，除常規(guī)正弦穩(wěn)態(tài)輸出之外，設(shè)備可以完成諧波與間諧波合成，實現(xiàn)多次諧波模擬，內(nèi)置多項國際標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的法規(guī)波形，用于電磁兼容以及并網(wǎng)合規(guī)項目驗證。相位角度連續(xù)可調(diào)，支持單相、三相、反相輸出，反相模式支持電壓擴展，也可以設(shè)置可編程輸出阻抗，模擬實際電力線路上的線路阻抗效應(yīng)，復(fù)現(xiàn)真實電網(wǎng)線路帶來的壓降、阻抗擾動。借助波形導(dǎo)入功能，外部記錄得到的現(xiàn)場故障波形文件可以導(dǎo)入設(shè)備，復(fù)現(xiàn)現(xiàn)場發(fā)生過的各類電網(wǎng)異常；配合LIST序列功能，編輯電壓跌落、相位跳變、頻率偏移、瞬間斷電等各類擾動序列，完成低電壓穿越、電網(wǎng)擾動耐受能力測試。孤島仿真功能可以設(shè)置RLC參數(shù)或者有功、無功功率，模擬各類等效負載，開展并網(wǎng)設(shè)備孤島保護相關(guān)驗證，減少外部硬件負載組件的配置。設(shè)備同時支持鎖頻鎖相功能，可以實現(xiàn)多相電源輸出，單機還支持多通道配置，同步開展多個被測樣品測試，提升實驗效率。

　　切換至負載模式，設(shè)備作為全四象限回饋式交直流電子負載，擁有多種工作模式。交流工況下，除基礎(chǔ)恒流、恒功率、恒電阻模式之外，還支持復(fù)合工作模式，CE模式能夠模擬單相整流RLC、并聯(lián)RLC多種電路拓撲；支持整流模式、非整流模式選擇，波峰因數(shù)可以做調(diào)節(jié)，相移角度可配置，抽載、卸除角度也可以在全范圍進行設(shè)定。單位功率因數(shù)功能可以跟隨電壓波形調(diào)整電流波形，逼近單位功率因數(shù)狀態(tài)。直流工況下同樣覆蓋多種常用工作模式，適配雙向設(shè)備直流側(cè)的性能驗證。

　　設(shè)備集成信號采集單元，把示波器、功率測量功能內(nèi)置，可同步采集記錄電壓電流波形，捕捉瞬態(tài)變化過程，不需要額外接入外部功率儀器。人機交互采用彩色觸控屏幕，UI界面便于操作人員完成波形編輯、參數(shù)配置，同時預(yù)留豐富通訊接口，包含USB、LAN、CAN、數(shù)字IO，還支持選配其他通訊接口，方便對接自動化測試軟件，完成測試程序自動運行、數(shù)據(jù)自動記錄。多重保護機制包含瞬時過電壓保護、軟件看門狗、自動清保護功能，保障設(shè)備和被測樣機在試驗過程中的安全。

　　在實際工程測試當(dāng)中，科威爾雙向交流源可以應(yīng)用在光伏逆變器、儲能變流器、新能源汽車車載充放電設(shè)備、船舶航空電子電源等對象的研發(fā)、認證、出廠檢測環(huán)節(jié)。樣機研發(fā)階段用于各類邊界工況摸底；認證測試階段復(fù)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各類電網(wǎng)擾動條件；產(chǎn)線環(huán)節(jié)借助自動化接口完成批量樣品的標(biāo)準(zhǔn)化檢測。單臺設(shè)備覆蓋源仿真、負載仿真、波形采集分析，縮減整套測試系統(tǒng)儀器數(shù)量，減少接線復(fù)雜度，降低多儀器同步帶來的誤差，為雙向電力電子產(chǎn)品提供一體化的硬件測試平臺。