如何通过SCPI指令实现双向直流电源的自动测试序列？

要通过SCPI指令实现双向直流电源的自动测试序列，需结合双向电源的功率限制指令、多命令串联语法及自动化脚本控制，具体实现步骤如下：

一、核心SCPI指令与双向电源功能映射

1. 功率限制设置
   • 正向功率上限：SOURce:POWer:ULIMit <value>（单位：kW）
     示例：SOUR:POW:ULIM 20.00（设置正向功率上限为20kW）
   • 反向功率下限：SOURce:POWer:LLIMit <value>
     示例：SOUR:POW:LLIM -15.00（设置反向功率下限为-15kW，适用于能量回馈场景）
   • 保护阈值：SOURce:POWer:PROTection <value>
     示例：SOUR:POW:PROT 22.00（设置功率保护阈值为22kW，超过时触发保护）
2. 电压/电流控制
   • 电压设置：SOURce:VOLTage[:DC] <value>
     示例：SOUR:VOLT:DC 220.00（设置输出电压为220V）
   • 电流设置：
     • 正向电流：SOURce:CURRent:POSitive <value>
       示例：SOUR:CURR:POS 50.00（设置正向电流为50A）
     • 反向电流：SOURce:CURRent:NEGative <value>
       示例：SOUR:CURR:NEG -30.00（设置反向电流为-30A）
3. 状态控制
   • 输出开关：OUTPut:STATe <ON|OFF>
     示例：OUTP:ON（开启输出）
   • 查询状态：OUTPut:STATe?
     示例：返回1表示输出开启，0表示关闭。

二、自动测试序列实现步骤

1. 初始化与参数配置

python
# 示例：Python脚本初始化双向电源
import pyvisa

rm = pyvisa.ResourceManager()
psu = rm.open_resource("TCPIP0::192.168.1.100::inst0::INSTR")  # 替换为实际IP

# 设置功率限制
psu.write("SOUR:POW:ULIM 20.00")  # 正向上限20kW
psu.write("SOUR:POW:LLIM -15.00")  # 反向下限-15kW
psu.write("SOUR:POW:PROT 22.00")   # 保护阈值22kW

# 设置电压/电流
psu.write("SOUR:VOLT:DC 220.00")   # 电压220V
psu.write("SOUR:CURR:POS 50.00")   # 正向电流50A
psu.write("SOUR:CURR:NEG -30.00")  # 反向电流-30A

2. 动态测试序列（正向→反向切换）

python
# 正向测试：逐步增加负载
for load in range(10, 51, 10):
psu.write(f"SOUR:CURR:POS {load}.00")  # 设置正向电流
psu.write("OUTP:ON")  # 开启输出
time.sleep(2)  # 稳定时间
power = float(psu.query("MEAS:POW?"))  # 查询实际功率
print(f"正向负载{load}A时功率: {power:.2f}kW")
psu.write("OUTP:OFF")

# 反向测试：能量回馈模拟
for regen in range(5, 31, 5):
psu.write(f"SOUR:CURR:NEG -{regen}.00")  # 设置反向电流
psu.write("OUTP:ON")
time.sleep(2)
power = float(psu.query("MEAS:POW?"))
print(f"反向回馈{-regen}A时功率: {power:.2f}kW")
psu.write("OUTP:OFF")

3. 保护功能验证

python# 触发过功率保护psu.write("SOUR:CURR:POS 60.00")  # 超过正向上限50Apsu.write("OUTP:ON")time.sleep(1)status = psu.query("OUTP:STATe?")  # 查询输出状态if status.strip() == "0":print("过功率保护触发，输出已关闭")psu.write("OUTP:ON")  # 恢复输出

三、关键优化策略

1. 命令串联与执行效率
   • 使用分号;串联多条命令，减少通信次数：

     pythonpsu.write("SOUR:VOLT:DC 220.00;SOUR:CURR:POS 50.00;OUTP:ON")
     

   • 缩短命令长度：采用缩写（如SOUR:VOLT:DC可简写为SOUR:VOLT）。
2. 错误处理与状态监控
   • 查询错误队列：SYSTem:ERRor?
     示例：err = psu.query("SYST:ERR?")（返回错误代码和描述）
   • 实时状态查询：STATus:OPERation:CONDition?（监控输出、保护等状态）。
3. 数据记录与分析
   • 批量查询测量数据：

     pythonpsu.write("INITiate:IMMediate")  # 启动测量time.sleep(0.1)data = psu.query("FETCh:ARRay?")  # 获取数组格式数据
     

   • 结合MEASure:ALL?查询多参数（电压、电流、功率等）。

四、实际应用场景示例

场景：新能源汽车电池测试

1. 充电阶段（正向）
   • 设置电压400V，正向电流100A，模拟快充。
   • 监控功率限制（如SOUR:POW:ULIM 50.00，防止超功率）。
2. 制动能量回馈（反向）
   • 设置反向电流-50A，模拟制动能量回馈至电网。
   • 验证反向功率下限（如SOUR:POW:LLIM -45.00）。
3. 自动化脚本控制
   • 通过循环逐步增加负载，记录功率、效率等数据。
   • 触发保护后自动恢复测试，并记录异常事件。