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使用LabVIEW测试电力电子的效率

测试是新产品或系统开发过程中最复杂也最关键的步骤之一 。如果说调试在提高产品可靠性方面发挥着根本性的作用 ， 是通过"白盒"方法分析其内部行为 ， 那么功能测试无疑是最重要的一环 ， 它能够验证所有应用需求是否已被覆盖且正确实施 ， 并评估产品的整体效率 。在任何电子领域 ， 效率都扮演着越来越重要的角色 ， 提高效率就意味着开发具有更佳散热管理、更低功耗、更长寿命和可靠性的应用 ， 从而减少能量损耗 。测试自动化在解决这些关键问题方面发挥着根本性作用 ， 它可以增加测试覆盖范围、缩短产品"上市时间"并减少手动测试方法可能出现的错误 。
效率测试效率对大功率电力应用来说非常关键 ， 因为这类应用需要管理的功率从几千瓦直到几十兆瓦 。正如我们在之前的文章中看到的 ， 电力电子包括各种受关注的领域 ， 例如电动汽车 (EV) 设计、相关电池充电系统和电网应用等 。
如今的电网是一个非常综合的行业和基础设施 。所有连接到电网的设备都必须经过适当的测试 ， 从而确保设备在获取电力的同时不会对网络基础设施造成不必要或意外的影响 。绝大多数相关测试都专注于实现这一点 ， 同时也评估电力传输到工业设备、电器和其它耗电大户时的效率 。
测试对变频电力应用也同样重要 ， 如电动汽车、可再生能源发电系统和智能电网应用 。这些应用的共同点在于 ， 能够将可变频率下产生的功率以已知且可靠可用功率传输到输出端 ， 反之亦然 。这就要求配置能够调节功率和改变频率的复杂控制系统 。
考虑到单位时间内的大量电力传输以及最小化电力损耗的需求（在许多情况下也是必须遵从的法规条例） ， 效率在这些应用场景下发挥着至关重要的作用 。在电动车辆中 ， 由于可存储到电池中的能量有限 ， 因此有必要充分利用可用电力 ， 以最大限度地提高车辆的续航里程或性能（如巡航速度） 。得益于极为高效的制造技术和材料（例如氮化镓和碳化硅）减少了功耗和散热 ， 现在我们即使不能完全达到等同100%效率的最佳条件 ， 但也仍然取得了巨大的进步 。效率测量可以表征电池供电的一切 ， 帮助电子设计人员开发出尽可能高效传输功率的设计 。
另一个重要的例子是基于可再生能源的清洁能源生产系统 。在这类应用中 ， 电力会定期从可再生能源传输到电网 ， 因此 ， 减少即使最小的能量损耗都至关重要 ， 它可以最大限度地提高系统效率 。
用LabVIEW进行效率测试我们以风力涡轮机为例 。风力涡轮机用于向电网提供来自可再生能源高达15MVA的电力（其模型如图 1 所示） 。这类系统的效率是由世界上最强大的可再生能源测试设施（即杜克能源电网研究创新与发展 ， eGRID）进行测试 ， 它能够在原型机部署到实际电网之前 ， 在受控和校准环境中同时测试其机械和电气特性 。

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