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需求背景

在千瓦级电源功率拓扑设计阶段，为了确保千瓦级电源功率拓扑各项功能正常，现需要对千瓦级电源功率拓扑进行严格的测试。在此需求下推出了千瓦级电源功率拓扑验证平台。

千瓦级电源功率拓扑在设计阶段，需要对低压功率拓扑在太阳帆板供电模拟器等4维度扰动下的稳定性，效率等特性进行验证。对高压功率拓扑的5路输出在调频、调宽、调幅扰动下的输出稳定度、效率等进行设计验证。能够对功率拓扑的多种特性曲线进行报表输出比较。因此在千瓦级电源功率拓扑验证平台中，包括太阳帆板供电模拟器，可以为低压功率拓扑供电。低压功率四维度扰动模拟器，可以对低压功率拓扑进行调频、调幅、调宽、调容4维度模拟。高压功率三维度扰动模拟器可以对高压功率拓扑进行调频、调幅、调宽模拟。频率扫描仪可以对不同拓扑进行频率响应、电压稳定度、变换效率等的实时检测计算。系统软件系统可以对系统中的设备进行控制，设置参数，也可以对千瓦级电源功率拓扑的测试结果进行比对分析，并且将数据展示保存。

需解决的主要技术难题

针对高压功率变换拓扑的需求，能够产生高压功率拓扑输入需要的激励源，输入功率激励的峰峰值、工作频率、可以根据验证需求进行调节，能够对输出各级电压的输出精度，响应速率进行实时跟踪监测，对不同的三维变量进行监测跟踪分析。低压功率拓扑与高压功率拓扑在设计验证过程中，产生的海量设计数据进行分析，查找规律，为拓扑设计提供设计改进的依据。

      该系统能够对多变量输入条件下3kW功率容量变换器的环路稳定性实现测试分析，能够对低压功率拓扑跟随思维变量进行扫描时的特性进行设计验证，结果比对分析，能够对高压功率拓扑在三维变量扫描的特性进行设计验证，同样给出结果比对分析数据。

期望实现的主要技术目标

根据千瓦级电源功率拓扑验证平台招标文件要求，需要在6个月内对千瓦级电源功率拓扑验证平台实现设计，生产，调试以及验收工作。

千瓦级电源功率拓扑验证平台技术要求如下：

1.低压功率四维度扰动模拟器

（1） 根据图形用户界面设置模拟特性，并实时显示模拟特性曲线；

（2） 电压模拟范围20V～100V，功率容量≥5kW；

（3） 电压采集精度***%FS，电流采集精度***%FS；

（4） 调频模拟范围50Hz～40kHz、分辨率≤1μs；

（5） 调宽模拟范围10μs～500μs、分辨率≤1μs；

（6） 调幅模拟范围0A～50A、分辨率≤***；

（7） 调容模拟范围100μF～5000μF、调节步长100μF。

  2.高压功率三维度扰动模拟器

（1） 根据图形用户界面设置模拟特性（阴极参考），并实时显示模拟特性曲线；

（2） 具备外同步功能，BNC接口，RS485通信协议。

（3） 螺旋极模拟特性：

工作电压：12kV～15kV ，最大平均电流20mA，电流调节精度≤20μA，

电流显示精度≤***%±10μA，电压显示精度≤***%±3V，

最小脉冲周期33μs，最小脉冲宽度10μs，脉冲频率DC～30kHz，

脉冲宽度分辨率1μs，脉冲周期分辨率1μs，隔离度≥20kV。

（4） 收集极1模拟特性：

工作电压：8kV～12kV ，最大平均电流100mA，电流调节精度≤100μA，

电流显示精度≤***%±50μA，电压显示精度≤***%±2V，

最小脉冲周期33μs，最小脉冲宽度10μs，脉冲频率DC～30kHz，

脉冲宽度分辨率1μs，脉冲周期分辨率1μs，隔离度≥20kV。

（5） 收集极2模拟特性：

工作电压：5kV～8kV ，最大平均电流100mA，电流调节精度≤100μA，

电流显示精度≤***%±50μA，电压显示精度≤***%±2V，

最小脉冲周期33μs，最小脉冲宽度10μs，脉冲频率DC～30kHz，

脉冲宽度分辨率1μs，脉冲周期分辨率1μs，隔离度≥20kV。

（6） 收集极3模拟特性：

工作电压：2kV～5kV ，最大平均电流100mA，电流调节精度≤100μA，

电流显示精度≤***%±50μA，电压显示精度≤***%±2V，

最小脉冲周期33μs，最小脉冲宽度10μs，脉冲频率DC～30kHz，

脉冲宽度分辨率1μs，脉冲周期分辨率1μs，隔离度≥20kV。

（7） 收集极4模拟特性：

工作电压：***～3kV ，最大平均电流200mA，电流调节精度≤100μA，

电流显示精度≤***%±50μA，电压显示精度≤***%±1V，

最小脉冲周期33μs，最小脉冲宽度10μs，脉冲频率DC～30kHz，

脉冲宽度分辨率1μs，脉冲周期分辨率1μs，隔离度≥20kV。

  3.太阳帆板模拟器

根据图形用户界面设置模拟特性，并实时显示模拟特性曲线，功率容量≥5kW，动态范围70V～110V，电压精度≤***%。

  4.频率扫描仪

（1） 测试千瓦级功率拓扑控制环路伯德图，自动计算环路增益和相位裕度根据图形用户界面的设置，对功率拓扑的频率特性进行扫描并显示特性曲线；

（2） 频率范围：正弦波10μHz～5MHz；矩形波10μHz～1MHz;

（3） 交流振幅：1mV～10V；

（4） 直流偏置：±10V，10mV步进；

（5） 扫描模式：单频、正弦扫描与线性扫描步进。

5.集成及软件平台

提供人机交互的接口，对整个平台各个功能模块进行综合管理，可根据不同的功率拓扑电路需求定制不同的设计验证流程，并具备仿真模型数据与设计验证数据的比对能力。

需求解析

解析单位：陕西省西咸新区 解析时间：2022-10-17

张西洪

“科创中国”陕西智能制造区域科技服务团

主任

综合评价

此需求描述已足够清晰。 该系统能够对多变量输入条件下3kW功率容量变换器的环路稳定性实现测试分析，能够对低压功率拓扑跟随思维变量进行扫描时的特性进行设计验证，结果比对分析，能够对高压功率拓扑在三维变量扫描的特性进行设计验证，同样给出结果比对分析数据。

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