LMG600系列高精度功率分析儀應(yīng)用：

電動(dòng)汽車充電站v1.0

采用自動(dòng)化、精確、可靠的能量測量為型式認(rèn)證鋪平道路

電動(dòng)汽車數(shù)量的增加推動(dòng)了配套基礎(chǔ)設(shè)施的快速增長。歐盟綠色協(xié)議的目標(biāo)是到2025年擁有100萬個(gè)充電站。這些充電站必須根據(jù)歐洲議會(huì)關(guān)于部署替代燃料基礎(chǔ)設(shè)施的2014/94/EU指令，除此之外，按照 Eichrecht法規(guī)的嚴(yán)格要求進(jìn)行收費(fèi)。該指令要求充電站集成直流電表進(jìn)行精確的能量測量。為了確保遵守政府/歐盟對成品的要求，建議在研發(fā)過程中采取適當(dāng)?shù)姆绞絹眚?yàn)證合規(guī)性，以便為強(qiáng)制性的型式認(rèn)證做準(zhǔn)備。

圖1顯示了電動(dòng)汽車充電站與電網(wǎng)和電動(dòng)汽車的連接以及充電時(shí)的能量流動(dòng)。精密功率測量儀器如LMG600系列功率分析儀可以通過充電站制造商和認(rèn)證機(jī)構(gòu)集成到合規(guī)測試臺(tái)中。它可以作為型式認(rèn)證的可溯源標(biāo)準(zhǔn)，也是在出現(xiàn)問題時(shí)驗(yàn)證正確收費(fèi)功能的首xua工具。

測量設(shè)置

充電站配備有類型2、CCS、CHAdeMO或其他類型的單個(gè)或多個(gè)充電插頭，以提供交流和/或直流充電。每個(gè)充電插頭集成認(rèn)證的電能表測量整個(gè)充電過程所消耗的能量。儀表將其讀數(shù)傳送給系統(tǒng)后端，以便于計(jì)費(fèi)。一個(gè)典型的組成如圖2所示。

模塊B，對應(yīng)歐盟型式試驗(yàn)測試認(rèn)證，規(guī)定通過將每個(gè)充電端口測量的能量與參考儀器測量的能量進(jìn)行比較，來驗(yàn)證整個(gè)充電過程的準(zhǔn)確性。參考儀器可以是一個(gè)精確的功率分析儀，如連接在電能表和電動(dòng)汽車之間的LMG671。圖3顯示了使用LMG671功率分析儀作為參考儀器的可能的測量裝置。

電壓和電流信號(hào)通過接線盒輸入到功率分析儀中?？赡馨l(fā)生的電壓降通常小得可以忽略不計(jì)。對于交流2型充電插頭，電流不得超過32A，可以直接連接到功率分析儀的輸入端1。對于特別快速的直流充電一般有幾百安培的電流值，這需要一個(gè)非常精確的電流傳感器，如帶有及其杰出的通量門技術(shù)的PCT傳感器。 此外，電能表的脈沖輸出連接到LMG671過程信號(hào)接口(PSI)的開關(guān)量輸入2，允許功率分析儀在整個(gè)充電過程中捕獲脈沖，以確定充電站測量的能量。型式認(rèn)證測試程序規(guī)定了對Z小值數(shù)字的Z小跳躍數(shù)的測量值，它對應(yīng)于Z小脈沖數(shù)。這個(gè)數(shù)字取決于要充電的設(shè)備和所選擇的操作點(diǎn)。充電功率越高，規(guī)定的Z小脈沖數(shù)就越高。否則，觀測到的時(shí)間窗就會(huì)過短，內(nèi)部時(shí)鐘的不確定度就會(huì)對觀測到的測量精度產(chǎn)生不當(dāng)?shù)挠绊?。整體能量測量包括充電站的上升和下降的斜坡，如圖4所示。

LMG671功率分析儀開關(guān)量輸入以150kHz進(jìn)行采樣。標(biāo)準(zhǔn)化的電能表脈沖信號(hào)將被可靠地捕獲和計(jì)數(shù)。根據(jù)充電功率水平和集成電能表的每千瓦時(shí)對應(yīng)的特定脈沖數(shù)，快的測量周期時(shí)間為10ms(50Hz信號(hào)為20 ms)，可以幾乎逐個(gè)計(jì)算捕獲的脈沖。這對于確保能量積分期間捕獲的脈沖數(shù)量的準(zhǔn)確性非常重要。

LMG600系列功率分析儀提供高度精確的交流和直流功率和能量測量，以及各種功能，以對充電站進(jìn)行合規(guī)性測試。根據(jù)EN50470-3和IEC61851-23等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，型式檢驗(yàn)試驗(yàn)中規(guī)定的所有要求的信號(hào)都將進(jìn)行測量和處理。過程信號(hào)接口可以直接同時(shí)捕獲安裝在充電站的多個(gè)數(shù)字電能表的脈沖輸出，以確定其測量的能量。快速和功能強(qiáng)大的千兆以太網(wǎng)接口確保了可靠地集成到測試臺(tái)中，用于數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)后處理。我們?yōu)楹弦?guī)性測試提供了一個(gè)通用的python腳本?？梢蕴峁╊~外的軟件工程支持來實(shí)現(xiàn)特 定的測試臺(tái)需求。

1、電流在任何時(shí)候都不得明顯高于32A。在其他情況下，建議使用外部電流傳感器，如PCT200。 

2、在一個(gè)特定的應(yīng)用程序（電能表認(rèn)證）中，可以同步LMG671測量的電壓、電流、功率、能量等測量周期。對儀表的脈沖， 實(shí)現(xiàn)儀表和功率分析儀之間的能量測量的相同時(shí)間間隔。詳情見應(yīng)用文章“ 使用LMG600測試直流數(shù)字電能表

試驗(yàn)臺(tái)集成與評(píng)估

為了將LMG600功率分析儀完全集成到一個(gè)遠(yuǎn)程控制的測試臺(tái)環(huán)境中，我們可以根據(jù)要求提供一個(gè)涵蓋所描 述的自動(dòng)化驗(yàn)證過程的通用腳本。它附帶了一個(gè)現(xiàn)成的、文檔記錄良好的python類，包括打開和關(guān)閉接 口、寫入、讀取等其他的函數(shù)。我們可以根據(jù)您的具體設(shè)置和測試程序?yàn)槎ㄖ铺峁┸浖こ讨С?，包括隨 后的結(jié)果評(píng)估，導(dǎo)出為任何所需的通用格式(CSV導(dǎo)出已經(jīng)實(shí)現(xiàn))?？梢詫?shí)現(xiàn)以下自動(dòng)化功能： 

數(shù)據(jù)交換：從LMG600傳輸所有相關(guān)讀數(shù)和脈沖計(jì)數(shù)到測試臺(tái)主軟件。 

評(píng)估：在整個(gè)充電過程中，將功率分析儀測量的能量與充電站電能表測量的能量進(jìn)行比較和評(píng) 估。 

測量不確定度計(jì)算：對于每個(gè)測量周期，包括Z后一個(gè)測量周期，都可以計(jì)算出測量不確定度， 以進(jìn)行Z終和相關(guān)的偏差評(píng)估。 

導(dǎo)出結(jié)果：將測量和評(píng)估結(jié)果導(dǎo)出為通用格式。

LMG600的快速和功能強(qiáng)大的千兆以太網(wǎng)接口確保了可靠地集成到測試臺(tái)的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)后處理。我們?yōu)榉ㄒ?guī)遵從性檢查提供了一個(gè)通用的python腳本?？梢蕴峁╊~外的軟件工程支持來實(shí)現(xiàn)特定的測試臺(tái)需求。

測量不確定度

所使用的功率分析儀和電流傳感器的組合精度必須非常高，否則兩者所引入的誤差就主導(dǎo)了充電站計(jì)量能量的總體測量偏差。Z終要檢查的總體偏差的計(jì)算方法為： 

偏差 = 偏差 + 測量不確定度 

整體 電能表 功率分析儀+電流傳感器 

在充電過程中，即使對每個(gè)測量點(diǎn)和測量周期，也可以計(jì)算出這種測量不確定度。雖然現(xiàn)代的功率分析儀可以幫助選擇測量量程（自動(dòng)量程），但這種支持的自動(dòng)選擇并不總是有益的。在快速和連續(xù)續(xù)變化的測量點(diǎn)，如圖4所示的上升和下降階段，自動(dòng)量程會(huì)導(dǎo)致頻繁的量程變化，這由于切換量程所需的時(shí)間反過來導(dǎo)致測量的間隙。因此，許多測量周期無法完成，因此數(shù)據(jù)必須被丟棄。在實(shí)踐中使用的補(bǔ)救措施是手 動(dòng)切換到具有足夠的波峰因數(shù)的測量量程，該量程適合目標(biāo)工作點(diǎn)。

這避免了量程的不斷切換，并且可以無間隙地進(jìn)行測量。然而，對于上升階段開始時(shí)（或下降階段結(jié)束時(shí)） 的測量點(diǎn)，這意味著一個(gè)很高的指定誤差，對要評(píng)估的整個(gè)充電站的偏差有相當(dāng)大的影響，因?yàn)楣β史治鰞x的精度規(guī)格經(jīng)常被描述為例如: 

功率誤差容忍度=±（功率讀數(shù)的%+功率量程的%）

在確定測量周期中的測量不確定度時(shí)，必須考慮到此影響。這同樣也適用于下降階段。因此，應(yīng)在整個(gè)充 電過程及其持續(xù)期間優(yōu)化以下參數(shù)： 

斜坡陡度：上升和下降階段越陡，它們各自占總充電過程持續(xù)時(shí)間的比例就越小。 

測量持續(xù)時(shí)間：與上升和下降階段相比，要評(píng)估的Z小脈沖數(shù)越高，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的份額就越大。

標(biāo)準(zhǔn)IEC61851-23規(guī)定了直流電動(dòng)汽車(EV)充電站的要求，包括有關(guān)上升階段Z小陡度的某些規(guī)定，以使其 盡可能短，以便在整個(gè)測量持續(xù)期間上升、下降和穩(wěn)態(tài)階段之間有合理的時(shí)間權(quán)重。

LMG600系列的高端功率通道A和S模塊提供高精度的直流測量。該設(shè)備交付時(shí)提供可追溯至PTB（德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院，國家計(jì)量研究院）的校準(zhǔn)證書，或根據(jù)要求提供DAkkS的校準(zhǔn)證書。

帶寬：DC，0.05Hz~10MHz 

直流功率精度（佳）：±（讀數(shù)的0.032%+范圍的0.06%）S模塊： 

交流功率精度（45Hz~65Hz)：±（讀數(shù)范圍的0.015%，+量程的0.01%） 

時(shí)間精度：±50ppm 

電壓輸入：300 mV~1000Vrms直接輸入（使用HST高壓分壓器擴(kuò)展量程） 

電流輸入：500μA~32Arms直接輸入（使用精確的外部傳感器如PCT擴(kuò)展量程） 

在計(jì)算能量測量的潛在誤差時(shí)，重要的是要了解儀器如何計(jì)算功率和能量，即測量的確切開始和結(jié)束位置，測量值中包含哪些樣本，哪些樣本不包含。只有這樣，才能判斷功率分析儀讀數(shù)背后的值是否與電能表評(píng)估的間隔足夠匹配3.并非所有制造商都對此類信息透明，即使他們透明，他們也可能不提供確保功率 分析儀和電能表查看完全相同的時(shí)間段和時(shí)間偏差非常低的方法用于比較。我們上面提到的通用Python腳本正是這樣做的，并確保LMG600可以實(shí)現(xiàn)的大精度進(jìn)行測量和評(píng)估。

為了擴(kuò)展LMG600功率分析儀的測量量程，PCT系列的傳感器，如圖6所示，提供高的精度，并進(jìn)一步支持既插既測量 功能，例如自動(dòng)設(shè)置變比和量程，傳感器由LMG600直接供電。由于其好的直流精度為±0.0035%，LMG600的 額外電流誤差非常低。具有既插既測量功能的PCT傳感器有200Arms（300A峰值或DC ）至2000Arms（3000A 峰值或DC）型號(hào)選擇，甚至更高。

參考系統(tǒng)每個(gè)構(gòu)件模塊(LMG600功率分析儀+A/S通道+PCT磁通門傳感器)的大精度為電動(dòng)汽車充電站內(nèi)的能量計(jì)量測試和認(rèn)證提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對LMG600的復(fù)雜控制，在適用標(biāo)準(zhǔn)的有效框架內(nèi)，減少或完全避免了對測量不確定度的系統(tǒng)性和條理性影響。對于關(guān)于測試臺(tái)集成和型式認(rèn)證審核程序的具體問題，我們的應(yīng)用專家可以憑借他們的專業(yè)知識(shí)為您提供支持。