CN104635177A - 一种直流电源电性能宽带频检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流电源电性能宽带频的检测系统，上位机的信号输入端分别连接电网仿真电源的信号输出端、示波器的信号输出端及程控直流负载的信号输出端，示波器的第1通道过高压差分探头连电网仿真电源的输出端，示波器的第2通道经电流采集探头连接电网仿真电源的交流输出端，示波器的第3通道通过高压差分探头连接程控直流负载的输入端，示波器的第4通道经电流采集探头连接程控直流负载的输入端，上位机安装有基于SQL2005及Delphi6编程语言开发的仿真运行系统的独立软件。消除了高频杂波干扰、节约企业成本，提供了测量精度。实现直流电源稳压精度、稳流精度、限压特性、限流特性、纹波系数、效率、功率因数等电能指标的测试。

Description

一种直流电源电性能宽带频检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于电源电性能检测领域，尤其涉及一种新能源直流电源电性能宽带频检测系统及检测方法。

背景技术

随着新能源电动汽车的不断发展，与之配套的直流供电电源也越来越引起人们的关注。直流供电电源电能质量的优劣将直接影响的后端设备正常使用及电网的电能质量。如当直流电源稳压精度性能过差，将严重影响蓄电池使用寿命，甚至鼓包、爆炸危险；当直流电源纹波性能不符合标准，将产生高频噪声、不规则的信号等，因此对于直流供电电源的检查必须引起重视。常规对直流电源电性能检测一般通过调压器或电网模拟器仿真电网电能质量，通过滑动电阻或电子负载模拟蓄电池组，吸收直流电源输出的直流电能，在直流电源运行过程中使用万用表、钳形表或功率分析计，对直流电源输入、输出电参数进行采集，然后计算出其电性能指标，评估直流电源电能性能的优劣。

上述检测方法在直流电性能检测中存在以下不足：1、当使用万用表对直流电源电参数进行采集时，存在测量参数采集不同步、精度低等问题；当使用功率分析设备时，测试带宽满足不了直流电源纹波采集要求，需要增加其他设备，而且现有功率分析设备，不能准确反映出直流电源输出过程中电压、电流的峰值、幅值变化。2、测试系统成本太高，功率分析设备价格动辄十几万到三十几万之间，对于一般的直流电源供应商将是一笔很大的开支，造价成本太高。3、使用滑动电阻仿真蓄电池组进行调节，灵活度差，实时精度低。使用电子负载对直流电源进行测试时，由于电子负载全部为电子元器件，在运行过程中会出现不规则的杂波及高频信号，由负载本身原因造成测试结果误差无法估量，对直流电源测试数据置信度无法保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流电源电性能宽带频的检测系统，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，一种直流电源电性能宽带频的检测系统，该检测系统包括上位机、电网仿真电源、程控直流负载、示波器、电流采集探头及差分探头，所述上位机的信号输入端分别连接所述电网仿真电源的信号输出端、示波器的信号输出端及程控直流负载的信号输出端，所述示波器的第1通道过高压差分探头连接所述电网仿真电源的输出端，所述示波器的第2通道经电流采集探头连接电网仿真电源的交流输出端，所述示波器的第3通道通过高压差分探头连接所述程控直流负载的输入端，所述示波器的第4通道经电流采集探头连接程控直流负载的输入端，所述上位机安装有基于SQL2005及Delphi6编程语言开发的仿真运行系统的独立软件。

本发明的进一步技术方案是：所述电网仿真电源采用IGBT/PWM脉宽调制方式控制及数字DDS频率合成输出标准正弦波。

本发明的进一步技术方案是：所述电网仿真电源的相电压为10-300V，功率为10KVA。

本发明的进一步技术方案是：所述电网仿真电源具备电能回馈式的单相或三相交流模拟源。

本发明的进一步技术方案是：所述的程控直流负载是采用高效能镍铬合金材料。

本发明的进一步技术方案是：所述的程控直流负载输入电压范围150~600V，功率为30KW的纯阻性任意可调的串并联电阻阵列。

本发明的进一步技术方案是：所述示波器为带宽200 MHz，采样率高达1 GS/s ，带有四个BNC输入通道的数字示波器。

本发明的进一步技术方案是：所述示波器最大波形捕获速率5000 wfm/s。

本发明的另一目的在于提供基于权利要求1-8任一项所述的检测系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

A、将待测直流电源接入到权利要求1-8任一项所述的检测系统；

B、启动电网仿真电源并输出交流电压；

C、启动待测直流电源设置器其输出电压、电流及直流电源输出模式；

D通过上位机设置程控直流负载电压及电流并且加载；

E、上位机读取示波器输入、输出侧电压、电流参数，上位机软件根据内置的标准规定计算测试结果；

F、判断是否测试完毕，如是，则自动生成检测报告并结束，如否，系统自动进行下一个检测项目直至判断测试完毕生成检测报告结束。

本发明的进一步技术方案是：所述上位机软件基于SQL2005、Delphi6编程语言高级开发环境的Windows操作系统平台。

本发明的有益效果是：能真实仿真直流电源工作环境要求，在数据采集时，保证了测试过程中数据的实时性，为直流电源电能质量指标评估提供科学、准确的测试数据；系统基于SQL2005及Delphi编程语言开发的上位机分析软件，可实现直流电源稳压精度、稳流精度、限压特性、限流特性、纹波系数、效率、功率因数等直流电源电能指标的测试，并可以将测试过程中所有测试数据全部记录到数据库中，为直流电源工作过程开发、研究及检修提供依据；基于示波器参数采集系统，可满足宽带频下直流电源性能指标检测，可分析直流电源在真实仿真工况下输出性能的细微变化，为分析研究直流电源输出参数提供科学数据；程控纯阻性直流负载避免了滑动电阻式负载调节的实时性和准确性，同时又消除了电子式负载带来的高频杂波干扰，为直流电源电气性能评估提供可靠数据；节约了企业成本，提供了测量精度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的直流电源电性能宽带频的检测系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的直流电源电性能宽带频的检测方法的流程图;

图3是本发明实施例提供的软件结构图。

具体实施方式

图1示出了本发明提供的直流电源电性能宽带频的检测系统，该检测系统包括上位机、电网仿真电源、程控直流负载、示波器、电流采集探头及差分探头，所述上位机的信号输入端分别连接所述电网仿真电源的信号输出端、示波器的信号输出端及程控直流负载的信号输出端，所述示波器的第1通道过高压差分探头连接所述电网仿真电源的输出端，所述示波器的第2通道经电流采集探头连接电网仿真电源的交流输出端，所述示波器的第3通道通过高压差分探头连接所述程控直流负载的输入端，所述示波器的第4通道经电流采集探头连接程控直流负载的输入端，所述上位机安装有基于SQL2005及Delphi6编程语言开发的仿真运行系统的独立软件。能真实仿真直流电源工作环境要求，在数据采集时，保证了测试过程中数据的实时性，为直流电源电能质量指标评估提供科学、准确的测试数据；系统基于SQL2005及Delphi编程语言开发的上位机分析软件，可实现直流电源稳压精度、稳流精度、限压特性、限流特性、纹波系数、效率、功率因数等直流电源电能指标的测试，并可以将测试过程中所有测试数据全部记录到数据库中，为直流电源工作过程开发、研究及检修提供依据；基于示波器参数采集系统，可满足宽带频下直流电源性能指标检测，可分析直流电源在真实仿真工况下输出性能的细微变化，为分析研究直流电源输出参数提供科学数据；程控纯阻性直流负载避免了滑动电阻式负载调节的实时性和准确性，同时又消除了电子式负载带来的高频杂波干扰，为直流电源电气性能评估提供可靠数据；节约了企业成本，提供了测量精度。

所述电网仿真电源采用IGBT/PWM脉宽调制方式控制及数字DDS频率合成输出标准正弦波。

所述电网仿真电源的相电压为10-300V，功率为10KVA。

所述电网仿真电源具备电能回馈式的单相或三相交流模拟源。

所述的程控直流负载是采用高效能镍铬合金材料。

所述的程控直流负载输入电压范围150~600V，功率为30KW的纯阻性任意可调的串并联电阻阵列。

所述示波器为带宽200 MHz，采样率高达1 GS/s ，带有四个BNC输入通道的数字示波器。

所述示波器最大波形捕获速率5000 wfm/s。

所述上位机是装有基于SQL2005、Delphi6编程语言开发的仿真运行系统运行软件及示波器等设备独立软件的PC机。

所述的电网仿真电源是采用IGBT/PWM脉宽调制方式控制及数字DDS频率合成技术，输出标准正弦波，相电压10~300V，频率在指标范围内任意在线可调，功率为10KVA，并且具备电能回馈式的单相或三相交流模拟源。

所述的程控直流负载是采用高效能镍铬合金材料，具备恒流、恒功率及恒阻放电功能，可仿真蓄电池组，具备输入电压范围150~600V，功率为30KW的纯阻性任意可调的串并联电阻阵列。

所述示波器为带宽200 MHz，采样率高达1 GS/s ，带有四个BNC输入通道，配备两个高压差分探头、两个电流探头，具备5,000 wfm/s 最大波形捕获速率,高级触发套件的数字示波器。

图2示出了本发明提供的直流电源电性能宽带频的检测方法的流程图，其详述如下：

步骤S1，将待测直流电源接入到检测系统上；当用户需要对一个直流电源进行检测时，要装备好搭接检测系统的设备，要准备示波器，电网仿真电源、待测直流电源、差分探头、程控直流负载及电流采集探头，将上述设备搭依次连接搭建成检测系统，并且把待测直流电源接入到检测系统上。

步骤S2，启动电网仿真电源并输出交流电压；将上述的设备搭接好检测系统后，启动电网仿真电源，对电网仿真电源进行微观的调整和设置，使其保持在最佳状态。

步骤S3，启动待测直流电源设置其输出电压、电流及直流电源输出模式；将电网仿真电源调试好后，启动待测直流电源并且设置直流电源输出模块式，并设置其输出电压、电流。

步骤S4，通过上位机设置程控直流负载电压及电流并且加载；用户在上位机上设置程控直流负载的电压及电流，在将其电压及电流加载到程控直流负载上。

步骤S5，上位机读取示波器输入、输出侧电压、电流参数，上位机软件根据标准规定的算法计算出测试结果，并自动生成检测报告。

步骤S6，判断是否测试完毕，如是，则自动生成检测报告并结束，如否，系统自动进行下一个检测项目直至判断测试完毕生成检测报告结束。

所述上位机软件基于SQL2005、Delphi6编程语言高级开发环境的Windows操作系统平台。

能真实仿真直流电源工作环境要求，在数据采集时，保证了测试过程中数据的实时性，为直流电源电能质量指标评估提供科学、准确的测试数据；系统基于SQL2005及Delphi编程语言开发的上位机分析软件，可实现直流电源稳压精度、稳流精度、限压特性、限流特性、纹波系数、效率、功率因数等直流电源电能指标的测试，并可以将测试过程中所有测试数据全部记录到数据库中，为直流电源工作过程开发、研究及检修提供依据；基于示波器参数采集系统，可满足宽带频下直流电源性能指标检测，可分析直流电源在真实仿真工况下输出性能的细微变化，为分析研究直流电源输出参数提供科学数据；程控纯阻性直流负载避免了滑动电阻式负载调节的实时性和准确性，同时又消除了电子式负载带来的高频杂波干扰，为直流电源电气性能评估提供可靠数据；节约了企业成本，提供了测量精度。

本发明直流电源电性能宽带频检测系统及检测方法的工作原理是：市电经电网仿真电源为被检测直流电源提供供电仿真工作环境，使其实现不同电网工况下的电网质量的变化，被检测直流电源输出的直流电能被程控直流负载吸收，程控直流负载仿真模拟电池的运行状况。在上述过程中通过宽带频示波器采集直流电源输入、输出侧的电压、电流等参数。通过上位机软件将采集的电压、电流等参数进行分析，根据标准规定的算法计算出测试结果，并自动生成检测报告。

如图3所示，本发明所述的仿真计量系统软件以Windows操作系统为平台，基于SQL2005、Delphi6编程语言高级开发环境。该软件结构分为应用层、数据层、接口层、管理层四个层次。应用层主要实现客户与上位机软件的人机交互界面，主要包括直流电源各功能测试模块及测量流程编辑等功能，如稳压精度试验、稳流精度试验、纹波试验、功率因数及效率、限压特性试验、限流特性试验、电压输出稳定误差试验、电流输出稳定误差试验；数据库层，主要进行测试数过程中数据进行管理，包括数据存储、查询、删除、添加、修改等项目。主要是基于SQL2005数据库参数设定；接口层主要实现软件设备的灵活添加，包括电网仿真电源设置界面、程控直流负载设置界面、示波器设置界面等其他设备接口；管理层，主要实现用户权限管理、远程WEB访问管理、软件整体界面风格设置，包括报告生成、用户权限管理、软件界面风格管理等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流电源电性能宽带频的检测系统，其特征在于，该检测系统包括上位机、电网仿真电源、程控直流负载、示波器、电流采集探头及差分探头，所述上位机的信号输入端分别连接所述电网仿真电源的信号输出端、示波器的信号输出端及程控直流负载的信号输出端，所述示波器的第1通道过高压差分探头连接所述电网仿真电源的输出端，所述示波器的第2通道经电流采集探头连接电网仿真电源的交流输出端，所述示波器的第3通道通过高压差分探头连接所述程控直流负载的输入端，所述示波器的第4通道经电流采集探头连接程控直流负载的输入端，所述上位机安装有基于SQL2005及Delphi6编程语言开发的仿真运行系统的独立软件。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述电网仿真电源采用IGBT/PWM脉宽调制方式控制及数字DDS频率合成输出标准正弦波。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述电网仿真电源的相电压为10-300V，功率为10KVA。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述电网仿真电源具备电能回馈式的单相或三相交流模拟源。

5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述的程控直流负载是采用高效能镍铬合金材料。

6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述的程控直流负载输入电压范围150~600V，功率为30KW的纯阻性任意可调的串并联电阻阵列。

7.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述示波器为带宽200 MHz，采样率高达1 GS/s ，带有四个BNC输入通道的数字示波器。

8.根据权利要求7所述的检测系统，其特征在于，所述示波器最大波形捕获速率5000 wfm/s。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的检测系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

A、将待测直流电源接入到权利要求1-8任一项所述的检测系统上；

B、启动电网仿真电源并输出交流电压；

C、启动待测直流电源设置其输出电压、电流及直流电源输出模式；

D、通过上位机设置程控直流负载电压及电流并且加载；

E、上位机读取示波器输入、输出侧电压、电流参数，上位机软件根据内置的标准规定计算测试结果；

F、判断是否测试完毕，如是，则自动生成检测报告并结束，如否，系统自动进行下一个检测项目直至判断测试完毕生成检测报告结束。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述上位机软件基于SQL2005、Delphi6编程语言高级开发环境的Windows操作系统平台。