电路对直流轨道线路噪声的敏感程度如何？如何测试逆变器的最大功率点跟踪性能？如何使用仪器来满足电动汽车的动态测试要求？这些只是您在开发测试例程以验证产品性能时所面临的一些挑战。

此解决方案需要直流电源或负载与信号发生器的结合来调制直流电源设备。一种选项是将这两种设备结合起来。您可以使用偏置器将交流信号发生器和直流设备连接在一起。这是一个简单的连接，但问题是您很难找到可以通过超过 700 W、最大电压为 100 V 和最大电流为 7 A 的商用偏置器。如果您正在测试太阳能电池板逆变器、电动汽车电池和车辆电路，或任何工作电压高于 100 VDC 的电路，则容量为 100 V 和 7 A 的偏置器是完全不够的。另一种选项是宽带功率放大器，其带宽至直流电。但大多数功率放大器不会将频率放大到直流电，而且这些放大器又大又贵。这两种选项都无法解决将低功率交流信号与高功率直流电平相结合的难题。

图 1. 偏置器将信号发生器输出与直流电源输出相结合，但功率受限

生成 AC + DC 信号的内置函数发生器

最好的解决方案是按照 EA Elektro-Automatik 的做法，将函数发生器内置到电源或负载中。这样您就不必担心如何使低功率信号发生器不受大功率源的影响。事实上，没有低功率硬件需要保护，因为 EA 函数发生器完全是固件。

函数发生器可以生成正弦波、三角波、矩形波、斜坡波以及自定义波形。您可以使用这些波形：

• 通过将 60 (50) Hz 信号（和谐波）加到表示直流轨道线路的直流电压上，测试电路对电源线噪声抗扰度的敏感度
• 测试电路对不同电压轨斜升率的响应
• 确定电路保持供电的轨道电压范围
• 模拟电压峰值，以测试电路对电压瞬变的保护水平
• 测试电路对 kHz 自定义噪声信号的敏感度，该噪声信号表示开关电源的输出。

这只是其中一些示例，表明直流电源的内置任意波形发生器有助于测试工程师对电路或产品进行更全面的测试。更广泛的测试提高了产品的可靠性。

EA 内置函数发生器功能更强。函数发生器能够创建 I-V 曲线来模拟太阳能电池、电池和燃料电池等设备。

模拟太阳能电池板或太阳能电池板阵列，进行逆变器测试

让我们模拟一个太阳能电池板。我们需要为太阳能电池板创建 I-V 曲线。首先，让我们回顾一下太阳能电池是如何工作的，这样就能理解函数发生器可用于确定太阳能电池板（一组连接的太阳能电池）哪些性能。太阳能电池模型包括一个表示由太阳光产生电流的电流源，一个由二极管表示的 p-n 结，以及与 p-n 结串联或并联的电阻。光子撞击 p-n 结中的电子，提供足够的能量使电子器件跃迁到导带。形成的电场打开二极管，电流流向太阳能电池的输出端。图 2 显示太阳能电池的简单模型。

图 2. 太阳能电池电路模型

串联电阻和并联电阻表示太阳能电池的损耗。串联电阻表示太阳能电池半导体材料的电阻及其金属触点的电阻。并联电阻表示由通过 p-n 结的漏电流定义的绝缘耐压电阻。具有较低的串联电阻和较高的并联电阻可以提高太阳能电池的效率。

基于此模型，太阳能电池具有如图 3 中红色曲线所示的 I-V 特性。p-n 结呈现反向二极管特性。定义曲线的关键参数是太阳能电池的短路电流、ISC、其开路电压、VOC 以及太阳能电池输出功率最高点，即最大功率点 MPP。ISC 和 VOC 是太阳能电池能够产生的最大电流和电压。VMP 和 IMP（如图 3 蓝色曲线所示），表示太阳能电池所能产生的最大功率输出的 I-V 参数。在其 MPP 下操作太阳能电池可确保太阳能电池的最大性能，是目标操作点。

图 3.太阳能电池的 I-V 特性（红色曲线）和功率输出（蓝色曲线）

EA Elektro-Automatik 设备（例如 PSB 双向直流电源）的内置函数发生器，可以轻松创建太阳能电池 I-V 曲线。函数发生器需要四个参数：开路电压、短路电流、最大功率点电流和电压。图 4 显示将创建 I-V 曲线的设置屏幕。

图 4.太阳能电池模式的函数发生器设置屏幕。

测试工程师可以使用模拟的太阳能电池来测试太阳能电池逆变器，以及对太阳能电池或太阳能电池板的最大功率点的跟踪情况。函数发生器能够按照 EN 50530《并网光伏逆变器的整体效率》标准测试逆变器的效率。EN 50530 测试模式可确定逆变器对最大功率点变化的响应。此外，测试模式下，可通过输入改变太阳能电池板上的辐照度及其表面温度。这两个参数都会影响太阳能电池的输出。

使用多达 64 个 PSB 30 kW 电源的测试架，测试工程师可以模拟 1.92 MW 的太阳能发电场。这可以对用于配电应用的太阳能逆变器进行完整测试。

模拟电池以测试电池供电系统及其充电器

函数发生器的 XY 发生器的第二个应用示例是电池模拟。图 5 显示一个简单的电池模型。该模型中，理想电压源表示电池的开路电压，内阻表示电池中的电化学电阻和电子电阻。随着负载电流的增加，电池的输出电压由于内阻压降的增加而下降。测试工程师可以确定负载（例如电动汽车电机）在电机增加电流消耗时如何响应电池电压下降。

图 5. 使用理想电压源和内部电阻的电池简化模型

在 ELR 电子负载中使用函数发生器，ELR 负载可以模拟电池进行充电器测试。负载可以确定充电器为电池快速充电提供高电流输出的能力。此外，模拟的电池负载可以测试充电器在达到 100% 充电时安全涓流充电的能力。

在电源和负载中包含函数发生器的优势

EA 电源和负载中的内置函数发生器使测试工程师能够灵活地在各种条件下更彻底地测试产品。内置发生器消除了低功率信号发生器与大功率设备组合的复杂性，避免了潜在的安全隐患。考虑到函数发生器的所有功能，使用未配备函数发生器的新电源是否明智？