過載保護(hù)是雙向交流電源可靠性設(shè)計的核心環(huán)節(jié)，用于防止因負(fù)載異常或控制失效導(dǎo)致的器件損壞與安全事故。測試需模擬多種過載工況，驗(yàn)證保護(hù)機(jī)制的響應(yīng)速度、動作準(zhǔn)確性及恢復(fù)特性。
測試分類與方法
穩(wěn)態(tài)過載測試逐步增加負(fù)載至額定功率的 110%-150%，監(jiān)測電源輸出特性與保護(hù)動作。例如，某 30kW 電源在 120% 過載時，應(yīng)能持續(xù)運(yùn)行 1 分鐘(符合 GB/T 34120-2017《儲能變流器技術(shù)規(guī)范》)，期間輸出電壓波動≤±5%，頻率偏差≤±0.5Hz。若超過設(shè)定時間，需通過過流保護(hù)(OCP)或過熱保護(hù)(OTP)切斷輸出，動作時間應(yīng)<500ms。
瞬態(tài)過載測試通過突加負(fù)載(如從 50% 至 150% 階躍)模擬電機(jī)啟動等沖擊性工況，測試保護(hù)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。典型指標(biāo)要求：過載峰值持續(xù)時間<200ms 時，電源應(yīng)能維持輸出且不觸發(fā)保護(hù);若持續(xù)時間超過 500ms，則需可靠動作。實(shí)驗(yàn)中使用示波器監(jiān)測電流波形，某電源在 150% 瞬態(tài)過載時，電流上升率達(dá) 50A/ms，保護(hù)電路在 320ms 時切斷輸出，符合設(shè)計預(yù)期。
過載恢復(fù)測試觸發(fā)保護(hù)后，需驗(yàn)證電源在故障排除后的重啟特性。測試步驟包括：過載觸發(fā)保護(hù)→斷開負(fù)載→等待冷卻(若涉及過熱保護(hù))→重新合閘。理想狀態(tài)下，電源應(yīng)能在無故障條件下正常重啟，且保護(hù)閾值保持不變。某案例顯示，電源在 130% 過載保護(hù)后，冷卻 30 分鐘重啟，其過流閾值偏差<±3%，表明保護(hù)系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性。
關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)計要點(diǎn)
多重保護(hù)機(jī)制：采用 “硬件快速響應(yīng) + 軟件邏輯判斷” 的雙重保護(hù)架構(gòu)。硬件層面通過電流互感器(CT)與比較器實(shí)現(xiàn) μs 級過流檢測，軟件層面通過 DSP/MCU 進(jìn)行數(shù)字濾波與延時判斷，避免誤動作。例如，設(shè)置 50μs 硬件鎖存信號，配合 20ms 軟件確認(rèn)時間，可有效區(qū)分浪涌電流與真實(shí)過載。
熱設(shè)計協(xié)同：過載時功率器件(如 IGBT)溫升顯著，需通過熱仿真(如 ANSYS Icepak)優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu)。某電源在 120% 過載下連續(xù)運(yùn)行 30 分鐘，IGBT 結(jié)溫從 80℃升至 125℃(低于安全閾值 150℃)，表明散熱設(shè)計滿足過載需求。
失效模式分析(FMEA)：針對過載保護(hù)可能出現(xiàn)的誤觸發(fā)(如 CT 漂移)、拒動作(如驅(qū)動電路故障)等失效模式，需通過故障注入測試(如人為模擬 CT 信號異常)驗(yàn)證冗余設(shè)計有效性。測試顯示，當(dāng)主 CT 失效時，冗余 CT 可在 100μs 內(nèi)接管檢測功能，確保保護(hù)系統(tǒng)可靠性。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與典型應(yīng)用
GB/T 17626.5-2008《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)》要求電源在過載時不應(yīng)發(fā)生起火、爆炸等危險。在儲能系統(tǒng)中，雙向電源的過載保護(hù)能力直接影響系統(tǒng)安全性：某鋰電池儲能電站的雙向變流器通過 150% 過載測試，成功抵御了并聯(lián)電池組短路引發(fā)的沖擊電流，避免了大規(guī)模設(shè)備損壞。而在微電網(wǎng)場景中，過載保護(hù)功能可保障電源在分布式電源突然退出時，不致因負(fù)載突增而崩潰，提升系統(tǒng)魯棒性。
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