CN101944748A - 多路并联电能回馈电网式节能电子负载 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多路并联电能回馈电网式节能电子负载，包括直流测试放电电源、直流变换电路、高频隔离电路、并网逆变电路、DSP控制板、单相电网；每个直流测试放电电源的输出接一个直流变换电路，直流变换电路输出并接至高频隔离电路的输入端，高频隔离电路实现输入和输出的电气隔离，然后通过并网逆变电路将电能回馈并网，DSP控制板与每一个直流变换电路相连，单相电网与并网逆变电路并联；本发明通过控制并网逆变电路实现并网电流正弦化及并网的单位功率因数。高频隔离电路采用了高频隔离的两级逆变拓扑结构，增加了系统抗负载冲击能力的同时，提高了系统的输出电压稳定度，保证了系统足够的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种多路并联电能回馈电网式节能电子负载，产品适用于电源适配器/充电器老化；AC/DC、DC/DC电源装置老化；UPS电源/逆变电源等的老化和测试；蓄电池组的放电测试；直流发电机组/柴油发电机组/变频机组等的试验；电工产品的老化和试验等。
背景技术
在能源危机加深、各国注重排污减排的今天，节能环保产品已经引起世界各国的广泛关注。传统电力电子产品的老化主要使用假负载耗能，这样使用的缺陷主要是将用于检测的电能完全消耗掉，造成大量的能源浪费。
发明内容
所要解决的技术问题：
针对以上不足本发明提供了一种实现对测试电源的恒电流、恒电阻和恒功率控制，减小整机体积和重量，降低了生产成本，使用方便，且可靠性强的多路并联电能回馈电网式节能电子负载。
技术方案：
一种多路并联电能回馈电网式节能电子负载，包括直流测试放电电源、直流变换电路、高频隔离电路、并网逆变电路、DSP控制板、单相电网；每个直流测试放电电源的输出接一个直流变换电路，直流变换电路输出并接至高频隔离电路的输入端，高频隔离电路实现输入和输出的电气隔离，然后通过并网逆变电路将电能回馈并网，DSP控制板与每一个直流变换电路相连，单相电网与并网逆变电路并联；
直流变换电路包括输入软启动电路、输入滤波电路、BOOST升压电路和控制电路；输入软启动电路包括电阻R2和旁路继电器K1，输入滤波电路包括高频电感L1和高频电容C1，BOOST升压电路包括电感L2、功率MOSFET管Q和功率二极管D，控制电路包括二极管D0和三极管Q0；高频电感L1连接在高频电容C1的正极，旁路继电器K1的触头与电阻R2并联后连接在高频电容C1的负极，电感L2一端接在高频电容C1的正极，另一端接在功率MOSFET管Q的D极，功率MOSFET管Q的S极与高频电容C1的负极相连，功率二极管D的正极与功率MOSFET管Q的D极相连，电解电容C2的正极与功率二极管D的负极相连，电容C2的负极与三极管Q的S极相连；旁路继电器K1的线包与二极管D0并联，二极管D0的负极与电源+12v相连，二极管D0的正极与三极管Q0的C极相连，三极管Q0的发射极接信号地，限流电阻R1的一端三极管Q0相连，另一端与DSP控制板的I/O口相连；
高频隔离电路包括全桥逆变电路、高频变压器T、全桥整流电路和滤波电路；
全桥逆变电路包括功率MOSFET管Q1、Q2、Q3、Q4，MOSFET管Q1与Q2串联组成一个桥臂，MOSFET管Q3与Q4串联组成一个桥臂，MOSFET管Q1、Q2与MOSFET管Q3、Q4组成的全桥逆变电路与电容C2并联；
全桥整流电路包括二极管D1、D2、D3、D4；滤波电路包括电感L3和电容C3；二极管D1与D2串联，D1的正极接D2的负极；二极管D3与D4串联，D3的正极接D4的负极；二极管D1的负极和D3的负极相连，二极管D4的正极和D2的正极相连，电感L3一端与二极管D3和D1的负极相连，电感L3另一端与电容C3的正极相连，电容C3的负极与二极管D4和D2的正极相连；
高频变压器T原边接在全桥逆变电路的输出端，次边接在全桥整流电路的输入端；
并网逆变电路包括功率管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成的全桥逆变电路和电感L4。IGBT1与IGBT2串联组成全桥逆变电路的一个桥臂，IGBT3与IGBT4串联组成全桥逆变电路的另一个桥臂，IGBT1、IGBT2与IGBT3、IGBT4组成的全桥逆变电路与电容C3并联，电感L4一端接在IGBT1与IGBT2的桥臂输出端，另一端与单相电网相连，单相电网的另一端接在IGBT3与IGBT4的桥臂输出端。
有益效果：
本发明多路并联电能回馈电网式节能电子负载通过直流变换电路控制直流放电测试电源放电电流的大小，进而实现测试电源的恒电流、恒功率和恒电阻放电。本发明根据检测到的并网逆变桥直流母线电压、并网电流和并网电压信号，通过控制并网逆变电路实现并网电流正弦化及并网的单位功率因数。高频隔离电路采用了高频隔离的两级逆变拓扑结构，增加了系统抗负载冲击能力的同时，提高了系统的输出电压稳定度，保证了系统足够的安全性。
附图说明
图1是本发明基本结构框图；
图2是本发明的直流变换电路的电路图；
图3是本发明的高频隔离电路的电路图；
图4是本发明的并网逆变电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
如图1所示，多路并联电能回馈电网式节能电子负载包括直流测试放电电源、直流变换电路、高频隔离电路、并网逆变电路(DC/AC)、DSP控制板、单相电网；每个直流测试放电电源的输出接一个直流变换电路，直流变换电路输出并接至高频隔离电路的输入端，高频隔离电路实现输入和输出的电气隔离，然后通过并网逆变电路将电能回馈并网，DSP控制板与每一个直流变换电路相连，单相电网与并网逆变电路并联。
如图2所示，直流变换电路包括输入软启动电路、输入滤波电路、BOOST升压电路和控制电路；直流变换电路的功能是实现测试电源的放电电流控制，进而实现恒电流、恒电阻和恒功率控制。输入软启动电路包括电阻R2和旁路继电器K1，输入滤波电路包括高频电感L1和高频电容C1，BOOST升压电路包括电感L2、功率MOSFET管Q和功率二极管D，控制电路包括二极管D0和三极管Q0。
高频电感L1连接在高频电容C1的正极，旁路继电器K1的触头与电阻R2并联后连接在高频电容C1的负极，电感L2一端接在高频电容C1的正极，另一端接在功率MOSFET管Q的D极，功率MOSFET管Q的S极与高频电容C1的负极相连，功率二极管D的正极与功率MOSFET管Q的D极相连，电解电容C2的正极与功率二极管D的负极相连，电容C2的负极与三极管Q的S极相连；旁路继电器K1的线包与二极管D0并联，二极管D0的负极与电源+12v相连，二极管D0的正极与三极管Q0的C极相连，三极管Q0的发射极接信号地，限流电阻R1的一端三极管Q0相连，另一端与DSP控制板的I/O口相连；
输入软启动电路接在直流变换电路的输入端，控制电路控制K1的开关，当三极管基极触发信号为低电平，K1断开，R2起限流作用，当三极管基极触发信号为高电平，K1吸合，R2被旁路，直流变换电路接入直流测试放电电源时，当电源电压远大于电容C2的端电压时，K1断开，此时输入软启动电路处于限制输入电流工作状态，当电源电压略大于或者不大于电容C2的端电压时，K1吸合，软启动结束。
如图3所示，高频隔离电路包括全桥逆变电路、高频变压器T、全桥整流电路和滤波电路；
全桥逆变电路包括功率MOSFET管Q1、Q2、Q3、Q4，MOSFET管Q1与Q2串联组成一个桥臂，MOSFET管Q3与Q4串联组成一个桥臂，MOSFET管Q1、Q2与MOSFET管Q3、Q4组成的全桥逆变电路与电容C2并联；
全桥整流电路包括二极管D1、D2、D3、D4；滤波电路包括电感L3和电容C3；二极管D1与D2串联，D1的正极接D2的负极；二极管D3与D4串联，D3的正极接D4的负极；二极管D1的负极和D3的负极相连，二极管D4的正极和D2的正极相连，电感L3一端与二极管D3和D1的负极相连，电感L3另一端与电容C3的正极相连，电容C3的负极与二极管D4和D2的正极相连；
高频变压器T原边接在全桥逆变电路的输出端，次边接在全桥整流电路的输入端。
电容C2的端电压经全桥逆变电路逆变成高频方波，然后经高频变压器T传递电能，通过全桥整流电路整流，并经滤波电路后供给DC/AC并网逆变电路。
如图4所示，并网逆变电路包括功率管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成的全桥逆变电路和电感L4。IGBT1与IGBT2串联组成全桥逆变电路的一个桥臂，IGBT3与IGBT4串联组成全桥逆变电路的另一个桥臂，IGBT1、IGBT2与IGBT3、IGBT4组成的全桥逆变电路与电容C3并联，电感L4一端接在IGBT1与IGBT2的桥臂输出端，另一端与单相电网相连，单相电网的另一端接在IGBT3与IGBT4的桥臂输出端。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (1)
1.一种多路并联电能回馈电网式节能电子负载，其特征在于：包括直流测试放电电源、直流变换电路、高频隔离电路、并网逆变电路、DSP控制板、单相电网；每个直流测试放电电源的输出接一个直流变换电路，直流变换电路输出并接至高频隔离电路的输入端，高频隔离电路实现输入和输出的电气隔离，然后通过并网逆变电路将电能回馈并网，DSP控制板与每一个直流变换电路相连，单相电网与并网逆变电路并联；
直流变换电路包括输入软启动电路、输入滤波电路、BOOST升压电路和控制电路；输入软启动电路包括电阻R2和旁路继电器K1，输入滤波电路包括高频电感L1和高频电容C1，BOOST升压电路包括电感L2、功率MOSFET管Q和功率二极管D，控制电路包括二极管D0和三极管Q0；高频电感L1连接在高频电容C1的正极，旁路继电器K1的触头与电阻R2并联后连接在高频电容C1的负极，电感L2一端接在高频电容C1的正极，另一端接在功率MOSFET管Q的D极，功率MOSFET管Q的S极与高频电容C1的负极相连，功率二极管D的正极与功率MOSFET管Q的D极相连，电解电容C2的正极与功率二极管D的负极相连，电容C2的负极与三极管Q的S极相连；旁路继电器K1的线包与二极管D0并联，二极管D0的负极与电源+12v相连，二极管D0的正极与三极管Q0的C极相连，三极管Q0的发射极接信号地，限流电阻R1的一端三极管Q0相连，另一端与DSP控制板的I/O口相连；
高频隔离电路包括全桥逆变电路、高频变压器T、全桥整流电路和滤波电路；
全桥逆变电路包括功率MOSFET管Q1、Q2、Q3、Q4，MOSFET管Q1与Q2串联组成一个桥臂，MOSFET管Q3与Q4串联组成一个桥臂，MOSFET管Q1、Q2与MOSFET管Q3、Q4组成的全桥逆变电路与电容C2并联；
全桥整流电路包括二极管D1、D2、D3、D4；滤波电路包括电感L3和电容C3；二极管D1与D2串联，D1的正极接D2的负极；二极管D3与D4串联，D3的正极接D4的负极；二极管D1的负极和D3的负极相连，二极管D4的正极和D2的正极相连，电感L3一端与二极管D3和D1的负极相连，电感L3另一端与电容C3的正极相连，电容C3的负极与二极管D4和D2的正极相连；
高频变压器T原边接在全桥逆变电路的输出端，次边接在全桥整流电路的输入端；
并网逆变电路包括功率管IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4组成的全桥逆变电路和电感L4。IGBT1与IGBT2串联组成全桥逆变电路的一个桥臂，IGBT3与IGBT4串联组成全桥逆变电路的另一个桥臂，IGBT1、IGBT2与IGBT3、IGBT4组成的全桥逆变电路与电容C3并联，电感L4一端接在IGBT1与IGBT2的桥臂输出端，另一端与单相电网相连，单相电网的另一端接在IGBT3与IGBT4的桥臂输出端。
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