Решение для высоковольтных испытаний: высоковольтные электронные нагрузки, внедренные у мировых лидеров в производстве источников питания. 

Ключевой аспект тестирования высоковольтных источников питания

На фоне стремительного развития мировой индустрии новой энергетики, передового медицинского оборудования и вычислительной инфраструктуры для искусственного интеллекта, отрасль высоковольтных источников питания вступает в новый цикл роста.

Будучи важнейшим компонентом систем преобразования энергии и работы конечного оборудования, высоковольтные источники питания широко применяются в таких сферах, как преобразователи для систем накопления энергии, медицинское рентгеновское оборудование, высоковольтные системы постоянного тока (HVDC) и системы высоковольтной быстрой зарядки электромобилей.

Согласно отраслевым данным, в период 2025–2026 годов ожидается рост мирового рынка высоковольтных источников питания более чем на 12% в год. Продукция стремительно эволюционирует в сторону повышения рабочих напряжений, увеличения мощности и улучшения надежности, при этом требования к производственным испытаниям и проверке характеристик становятся все более строгими.

В данной статье рассказывается о том, как высокопроизводительное решение компании NGI — высоковольтная электронная нагрузка постоянного тока — было успешно внедрено на предприятии, входящем в число мировых лидеров в сфере производства промышленных источников питания.

Высокое напряжение, динамический отклик и КПД: три ключевые задачи при тестировании

Заказчик — ведущая мировая компания, специализирующаяся на промышленных системах электропитания. Обладая 80-летним опытом производства импульсных источников питания, она поставляет надежные и инновационные решения для промышленности по всему миру.

Ранее перед заказчиком встала задача выбора подходящей электронной нагрузки постоянного тока для функционального тестирования высоковольтных источников питания. Программа испытаний включала:

• Тестирование с использованием высоковольтной электронной нагрузки
• Испытания в режиме динамической имитации нагрузки
• Проверку функций защиты источника питания

Эти испытания напрямую влияют на такие критически важные характеристики, как:

• Стабильность работы источника питания
• Быстродействие (динамический отклик)
• Нагрузочная способность
• Стабильность выходного напряжения при изменении нагрузки

Однако в процессе реализации возникли трудности, связанные с точностью измерений, системной интеграцией и масштабируемостью решений.

Недостаточная точность при работе с высоким напряжением

Традиционные электронные нагрузки чисто резистивного типа, как правило, характеризуются погрешностью измерений более 1% в диапазонах напряжения свыше 1000 В.

При проведении высоковольтных испытаний обеспечение безопасности эксплуатации становится более сложной задачей. Кроме того, резистивные нагрузки не позволяют выполнять динамическое моделирование, что ограничивает возможности функциональной проверки и оценки надежности высоковольтных источников питания.

Ограниченные возможности динамического тестирования

В реальных условиях эксплуатации высоковольтные источники питания часто подвергаются резким изменениям нагрузки.

Традиционные электронные нагрузки резистивного типа используют релейные механизмы переключения, что ограничивает их динамические характеристики и быстродействие. Они не способны точно воспроизводить реальные рабочие условия, что приводит к значительным расхождениям между результатами испытаний и фактическими показателями работы.

Это затрудняет оптимизацию конструкции высоковольтных источников питания.

Низкая эффективность испытаний в условиях серийного производства

Проверка высоковольтных источников питания включает в себя выполнение множества тестов. Традиционные решения с использованием резистивной нагрузки зачастую требуют совместной работы нескольких устройств.

Для проведения испытаний при высокой мощности необходимы сложные схемы параллельного подключения, что приводит к следующим проблемам:

• Сложность кабельных соединений
• Неравномерное распределение тока
• Снижение эффективности производственных испытаний

Установление нового стандарта высоковольтных испытаний

После серии технических обсуждений и оценки продукции заказчик остановил свой выбор на нашем решении — программируемой электронной нагрузке постоянного тока серии N69200 (высоковольтной, высокомощной и высокопроизводительной), что позволило существенно повысить как эффективность испытаний, так и точность измерений.

Максимальная точность для надежного высоковольтного тестирования

Серия N69200 обеспечивает точность, превосходящую отраслевые стандарты, даже при высоком напряжении до 2400 В.

Система поддерживает многодиапазонные измерения со следующими характеристиками:

• Точность измерения напряжения: до 0,015% + 0,015% от верхнего предела диапазона (F.S.).
• Точность измерения тока: до 0,04% + 0,04% от верхнего предела диапазона (F.S.).

По сравнению с традиционным оборудованием, серия N69200 обладает значительно улучшенными измерительными возможностями, позволяя точно фиксировать даже незначительные колебания выходного напряжения.

Благодаря высокой частоте дискретизации (500 кГц) система четко регистрирует переходные процессы изменения напряжения и тока, что помогает заблаговременно выявлять потенциальные проблемы с изоляцией и гарантировать надежность продукции уже на этапе производства.

Моделирование динамической нагрузки для реальных условий эксплуатации

Приборы серии N69200 обеспечивают возможность работы в режиме высокоскоростной программируемой динамической нагрузки с частотой до 30 кГц.

Поддерживаются четыре режима динамической нагрузки:

• CCD (динамический режим постоянного тока)
• CVD (динамический режим постоянного напряжения)
• CRD (динамический режим постоянного сопротивления)
• CPD (динамический режим постоянной мощности)

Система также поддерживает функцию динамического сканирования частоты, позволяющую линейно изменять частоту тока нагрузки для всесторонней оценки реакции высоковольтного источника питания на динамические изменения нагрузки.

Это позволяет воспроизводить реальные условия эксплуатации и помогает специалистам по разработке эффективнее оптимизировать конструкцию изделий.

Кроме того, поддерживается импорт пользовательских форм сигналов для выполнения различных специфических задач тестирования.

Широкий функционал для тестирования в любых условиях эксплуатации
Помимо четырех базовых режимов работы:

• CC (постоянный ток)
• CV (постоянное напряжение)
• CP (постоянная мощность)
• CR (постоянное сопротивление)

серия N69200 также предлагает четыре комбинированных режима работы, поддерживающих различные сценарии применения, в том числе:

• тестирование заряда и разряда аккумуляторов
• тестирование запуска источников питания
• имитацию особых условий эксплуатации

Система обладает встроенной поддержкой следующих функций:

• тестирование по заданной последовательности (секвенирование)
• проверка срабатывания защиты OCP/OPP
• имитация короткого замыкания
• измерение внутреннего сопротивления (DCIR)

Одно устройство позволяет проводить комплексное тестирование высоковольтных источников питания без использования дополнительного оборудования, что значительно упрощает рабочий процесс.

Модель с рабочим напряжением 1600 В поддерживает кратковременную перегрузку по мощности (в 1,6 раза), что отвечает требованиям к тестированию высоковольтных источников питания в режиме перегрузки.

Гибкое масштабирование мощности для модернизации производства
Серия N69200 отличается модульной конструкцией с высокой плотностью мощности.

Один стандартный корпус высотой 3U обеспечивает выходную мощность до 5 кВт, занимая при этом примерно вдвое меньше места по сравнению с традиционным оборудованием, что позволяет экономить ценное пространство в лабораториях и на производственных линиях.

Система поддерживает:

• Параллельную работу по схеме «ведущий-ведомый» (master-slave)
• Высокоточное распределение тока
• Простоту настройки и эксплуатации

Платформа позволяет гибко наращивать мощность испытательной системы до сотен киловатт, обеспечивая возможность работы с перспективными изделиями повышенной мощности.

Кроме того, стандартная комплектация включает различные коммуникационные интерфейсы, что упрощает интеграцию в автоматизированные испытательные комплексы и повышает эффективность тестирования в условиях серийного производства.

Совершенствование высокотехнологичного производства благодаря передовым технологиям тестирования

Высоковольтная электронная нагрузка серии N69200 от компании была официально внедрена на предприятии, входящем в число мировых лидеров по производству промышленных источников питания.

Благодаря стабильной работе и высокой точности измерений данное решение помогло заказчику:

• Сократить циклы разработки новых изделий
• Повысить эффективность тестирования в процессе серийного производства

• Дополнительно повысить надежность высоковольтных источников питания перед их отгрузкой

В дальнейшем продолжит уделять особое внимание передовым контрольно-измерительным технологиям и углублять сотрудничество с ведущими мировыми производителями промышленных источников питания, способствуя развитию высокотехнологичного производства за счет внедрения высокопроизводительного испытательного оборудования.