CN103645358A - 矩阵式负载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矩阵式负载装置，由主电路和控制电路连接构成，主电路由若干支路并联而成，每个支路含高精度阻抗R构成的高精度阻抗矩阵RIV、行开关Ka、列开关Kd组成，控制电路由I/O接口电路和开关（如继电器）驱动电路构成；I/O接口电路的通过通信接口与上位计算机连接，接收上位计算机的指令，每个行开关（如继电器的触点）Ka，分别并接在对应高精度阻抗R两端，每个列开关Kd串接在对应支路的末端，由上位计算机控制接口电路，再由接口电路控制开关驱动电路来决定每个开关的状态，装置既可以供专业试验站做相关产品检测试验用，也可以供生产企业做相关产品的出厂试验用，其简单实用，试验数据准确、无偏差，性能稳定，可靠性高，具有实用和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及电器试验设备，特别涉及一种矩阵式负载装置，应用于电动汽车充电器试验。
背景技术
新能源是国家可持续性发展的一个重要战略支撑点。为稳固这个支撑点，各类新能源产品不断涌现，如电动汽车、光伏发电、风力发电。这些新能源产品在进入市场前要经过企业内部的试验、国家认证机构的型式试验、各行业的许可试验。任何一类试验都需要相应的试验设备，特别是认证与许可试验更是需要标准的试验设备。
电动汽车充电器试验平台在制做过程中，需要通过负载进行相关实验，由于电动汽车充电器试验中要不断变更阻性负载的值 ，由于找不到合适的试验装置，以往采用的是人工焊接串、并联电阻的方法组合负载电阻，不仅费时费力，而且负载电阻的稳定性受连线，焊接质量、温湿度因素的影响较大，直接影响了试验指标的客观性和准确性， 如果采用近似的负载产品替代，所能找到的近似产品中，可调范围系列指标又无法满足相关标准中规定的试验要求。
然而，国内尚未见相关产品出现，国家知识产权局网站中也未检索到相关专利。 为此，急需设计一种适合用于电动汽车充电器试验平台可变负载装置。如何解决这个问题就成为了本领域的技术人员所要研究和解决的课题。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对电动汽车充电器试验中要不断变更阻性负载值的要求，提供一种矩阵式负载装置的设计方案，通过阻抗（本发明产品适用于各类交直流电源，不只限于使用电阻，故用阻抗。）和可控开关（如继电器触点）构成矩阵负载，由上位机控制接口电路，由接口电路控制开关状态，从而根据需要变换矩阵式负载中阻抗的串、并联组合，为电源装置试验提供标准负载，为新能源系统提供配套研究设备，减少试验人员更换负载的操作程序，从而大大提高工作效率。本装置，用于完成电源设备与装置试验，既可以供专业试验站做相关产品检测试验用，也可以供生产企业做相关产品的出厂试验用。装置简单实用，使试验数据准确、无偏差，装置的性能稳定，可靠性高，具有实用和推广价值。
本发明是通过这样的技术方案实现的：矩阵式负载装置，其特征在于，由主电路和控制电路连接构成；
所述主电路由若干支路并联而成；每条支路上串联若干高精度阻抗R，每个高精度阻抗R两端并接一个行开关Ka；每条支路的末端串联一个列开关Kd；由高精度阻抗R构成的高精度阻抗矩阵RIV、行开关Ka、列开关Kd组成主电路；
所述控制电路由I/O接口电路和开关驱动电路构成；开关驱动电路由晶体管、组容元件或继电器组成；I/O接口电路包括与上位计算机连接的通信接口和若干电平信号的输出端口；
I/O接口电路的通过通信接口与上位计算机连接，接收上位计算机的指令；
每个电平信号的输出端口与开关驱动电路的晶体管基极连接，通过电平导通晶体管，控制串接在晶体管集电极的开关动作；
每个行开关（如继电器的触点）Ka，并接在对应高精度阻抗R两端，每个列开关Kd串接在对应支路的末端；
由上位计算机控制接口电路，再由接口电路控制开关驱动电路来决定每个开关的状态，从而根据需要变换矩阵式负载中阻抗的串、并联组合；为电源装置试验提供标准负载；
本发明的有益效果是：用于完成电源设备与装置试验。既可以供专业试验站做相关产品检测试验用，也可以供生产企业做相关产品的出厂试验用。装置简单实用，使试验数据准确、无偏差，装置的性能稳定，可靠性高，具有实用和推广价值。
附图说明
图1、主电路电气原理图；
图2、装置系统电气结构图
图3、2×2型矩阵式负载装置系统电气原理图
图中：R01、R02、……RIV是矩阵式负载阵列阻抗；Ka01、Ka02、……KaIV是矩阵式负载阵列的行开关、Kd0、Kd1、……KdV是矩阵式负载阵列的列开关。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：
实施例：如图1至图3所示，矩阵式负载装置，由主电路和控制电路连接构成；
主电路由若干支路并联而成；每条支路上串联若干高精度阻抗R，每个高精度阻抗R两端并接一个行开关Ka；每条支路的末端串联一个列开关Kd；
由高精度阻抗R构成的高精度阻抗矩阵RIV、行开关Ka、列开关Kd组成主电路；
所述控制电路由I/O接口电路和开关驱动电路构成；开关驱动电路由晶体管、组容元件或继电器组成；
I/O接口电路由单片机或DSP（视具体产品的阵列组合数量确定型号）、I/O端口扩展芯片（视产品选定）构成；
扩展I/O端口的数量根据主电路中阻抗R的数量确定；
I/O接口电路包括与上位计算机连接的通信接口和若干电平信号的输出端口；
I/O接口电路的通过通信接口与上位计算机连接，接收上位计算机的指令；
每个电平信号的输出端口与开关驱动电路的晶体管基极连接，通过电平导通晶体管，控制串接在晶体管集电极的开关动作；
每个行开关（如继电器的触点）Ka，并接在对应高精度阻抗R两端，每个列开关Kd串接在对应支路的末端；
由上位计算机控制接口电路，再由接口电路控制开关驱动电路来决定每个开关状态，从而根据需要变换矩阵式负载中阻抗的串、并联组合；为电源装置试验提供标准负载。
开关Kd和Ka用于完成电压、电流的调整；
Ka和Kd视装置容量不同选用电子开关、机械开关（如继电器）或其他不同类型开关元件；
主电路适合于电压10V~1000V系统；
控制电路电源为AC220V市电（或其它电源）；
矩阵式负载装置与上位机之间可以通信联系也可以点对点联系；
负载的工作状态与参数可以直接由上位机控制并对实际数据进行采集处理。
通过行开关Ka的8421编码选择试验电压；通过列开关Kd的8421编码选择试验电流。
最佳实施方式包括：将整个阻抗阵列安装到一个有风机强迫通风的柜内；
选择开关K和控制电路安装到阵列阻抗的热量影响不到（小）的地方；
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
Claims (3)
1. 矩阵式负载装置，其特征在于，由主电路和控制电路连接构成；所述主电路由若干支路并联而成；每条支路上串联若干高精度阻抗R，每个高精度阻抗R两端并接一个行开关Ka；每条支路的末端串联一个列开关Kd；由高精度阻抗R构成的高精度阻抗矩阵RIV、行开关Ka、列开关Kd组成主电路；
所述控制电路由I/O接口电路和开关驱动电路构成；开关驱动电路由晶体管、组容元件或继电器组成；I/O接口电路包括与上位计算机连接的通信接口和若干电平信号的输出端口；
I/O接口电路通过通信接口与上位计算机连接，接收上位计算机的指令；
每个电平信号的输出端口与开关驱动电路的晶体管基极连接，通过电平导通晶体管，控制串接在晶体管集电极的开关动作；
每个行开关即继电器的触点Ka，并接在对应高精度阻抗R两端，每个列开关Kd串接在对应支路的末端；
由上位计算机控制接口电路，再由接口电路控制开关驱动电路来决定每个开关的状态，从而根据需要变换矩阵式负载中阻抗的串、并联组合；为电源装置试验提供标准负载。
2.如权利要求1所述的矩阵式负载装置，其特征在于，I/O接口电路由单片机或DSP、I/O端口扩展芯片构成；扩展I/O端口的数量根据主电路中阻抗R的数量确定。
3.如权利要求1所述的矩阵式负载装置，其特征在于，矩阵式负载装置的整个阻抗阵列安装到一个有风机强迫通风的柜内。
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