采用合适的负载平台测试燃料电池系统

电子负载属性

电子负载的唯一最大的问题是漏电流，即无功电流，多少总是有一点，可以在几mA到数百mA，大多数制造商通常对其设备中的漏电流量不予规定。即使在漏电流似乎不是关键因素的情况下，从制造商处查寻此参数的测量数据总是稳妥的。

实际中，漏电量可能随测试条件的变化而改变。例如，漏电可随所加的电压的波动而波动，使漏电流呈非线性。在某些情况下，电子负载中漏电流路径上消耗的电流甚至随通过主电流路径抽取的电流数量的变化而变化。

温度的不稳定可能成为测试过程中的另一个问题的根源。良好的设计习惯可以补充常识的不足，以避免进入热感应引起的不稳定或者失效模式。

功率器件越多，产生的漏电流越大，同时温度不稳定越大。因此，对给定的功率系统测试平台，必须仔细选定电子负载的额定功率，达到最佳范围，稳定性最好。普遍认可的经验法则是使用功率容量比需要的大20%～50%的负载，以充分反映UUT的特性。

使用较早的负载设计的电子负载常可能是测试功率系统时另一种麻烦的根源。与其更现代的版本一样，这些部件通常通过功率晶体管耗散热。长导线连接到待测设备时，其稳定性良好。不过，这种负载的转换速度慢，使这些负载能承受的最小电压限制在2.5 V左右。

加在负载两端的低于此值的任何电压通常会引起负载问题(或者，至少降低了流过负载的电流的控制精度)。因此，一定要采用单独的仪器独立检测实际负载电流，以确保电子负载正确工作。

另一种类型的电子负载是场效应晶体管(FET)型，其转换速度更快，能工作在低得多的电压下(包括测试燃料电池规定的0.3 V)。同时，FET型负载漏电流更低，工作温度稳定性更高，但其主要缺点是连接负载的长导线会产生不稳定性或功率级FET的振荡。即使FET常常造成输出电路电容增加，但很多FET制造商还是会在负载内布放附加输出电容，以提高稳定性。

还可能有很多问题与稳定性有关，在用软件或硬件远程控制电子负载时可能出现。从负载到控制卡的地回路很可能给测试电路带来不稳定性。为了防止这种效应，最好的电子负载提供有电气隔离级(或其他选项)以远程控制电子负载。

对模拟控制方案，确认电子负载的转换速度能跟踪控制电压的转换速度也是很重要的。虽然模拟控制方案的典型控制范围是0 V～5 V或0 V～10 V，但在有些情况下输入电压不能控制电子负载的转换速度。对这些部件，输入与输出之间的电压-电流关系(几乎总是线性的)仅用在负载的稳态条件下。

在这些场合，电子负载通常工作在恒流模式。如果希望待测功率系统的输出是恒压或恒功率，那么控制测试台的软件或固件必须相应调整电流。这样就可能需要一个多功能数据采集控制卡，以充分监控电子负载电路的适当节点。

完成这种监控和控制所需的算法可能相当复杂。此外，如果用IEEE-488总线来远程监控电子负载，此接口的发送与接收的等待时间会使任何类型的高速测试实际上都没有用。

附加负载特点

虽然电压和电流是计算电子负载功耗需要的基本参数，但测试其他一些参数通常也是必要的。例如，知道电子负载的最小导通电阻常常很有好处，此参数表示负载两端可能的最低电压，以及负载可能承受的最大电流。

导通电阻还能反映有关电路阻抗的情况，电路阻抗可用来预测负载随特殊功率系统的变化，如基本燃料电池组(通常，负载的导通电阻应该约为燃料电池阻抗10%)。电子负载的导通电阻能反映的另一个情况是其对热漂移的敏感性，热漂移一般会增加导通电阻。

由于存在这么多挑战，对大多数功率系统，特别是基于燃料电池或电池的便携式军用系统，显而易见，定制设计的电子负载将是最好的选择。不过，工程师不应该期望找到专用于燃料电池或电池综合测试的现成负载。确切地讲，为单电源系统开发多测试台常常是军用设计工程师的责任。为应对此挑战，能够得到定制模块且每个模块都有必需的电压、电流、电阻和热参数，将是非常有益的。

Executive Engineering公司制造专用于此目的电子负载单元。每一个单元都是一个微型模块，可以以不同的方式连接，以产生适应任何工程需要的量身定做的电子负载。