CN105278439A - 一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统及其控制方法，所述系统包括交流电源；所述交流电源通过综合电力监控模块和I/O继电器控制板与试验负载元件连接；所述综合电力监控模块和I/O继电器控制板分别与上位机连接。本发明能够根据试验电压值与功率负荷的实际需求，通过对大容量交流可调模拟试验负载的自动匹配与控制，精确提供试验所需要的单一阻性负载、容性负载和感性负载或其组合，真实模拟设备的运行工况，充分验证试品的功能和性能，具有运算和响应速度快、匹配精度高、操控性好和稳定性高等特点。

Description

一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统及其控制方法

技术领域：

本发明涉及一种控制系统及其控制方法，具体涉及一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统及其控制方法。

背景技术：

用于模拟现场实际负载运行特性大容量交流可调模拟试验的负载装置，广泛应用于大功率交流电源、柴油发电机组、变压器、通信电源、不间断电源(UPS)、逆变器等设备的功率试验、电气试验、老化试验及可靠性试验等领域，以测试其各项电气性能指标。现有大容量交流可调模拟试验负载包括阻性负载、感性负载、容性负载三种负载形式及其组合，负载容量的匹配方法通常是通过确定负载内部各功耗元器件的电阻值、电容值、电感值，控制方式是通过手动或电动控制相应负载的控制继电器实现相应元件加减载，满足所需要的大容量交流可调模拟试验负载功率。

经本发明人长期观察、研究发现这种负载的控制方式存在以下不足：

(1)元器件性能一般需要元器件在额定电压和额定负荷条件才能达到固有设计参数，负荷条件对元器件的电气性能和功能影响更大，这需要有很大的配套模拟试验负载，而大容量模拟试验负载不仅成本高、而且体积大。

(2)传统的大容量交流可调模拟试验负载采用人工手动调节，无法实现自动调节和精准控制，加载精度不高，而匹配时计算量大，耗时长。为降低工作难度，一般采用简化的混合型负载，即在电阻元器件中存在有电感或电容，无疑这导致了不能够实现真正的纯阻性、纯容性和纯感性负载的模拟，影响了模拟试验的准确性和可信性。

因此，需要提供一种针对大容量交流可调模拟组合负载需要精确实时匹配与控制，提出一种有效的解决方案，以满足不同类型设备试验要求，进行大容量交流可调模拟试验负载容量实时调节、精确匹配与控制。

发明内容：

本发明的目的是提供一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统及其控制方法，该方法真实模拟设备的运行工况，充分验证试品的功能和性能，具有运算和响应速度快、匹配精度高、操控性好和稳定性高的特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述系统包括交流电源；所述交流电源通过综合电力监控模块和I/O继电器控制板与试验负载元件连接；所述综合电力监控模块和I/O继电器控制板分别与上位机连接。

本发明提供的一种一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述综合电力监控模块测量和监控所述试验负载和所述试验负载的主回路的电气参数。

本发明提供的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述电气参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功电流、无功电能、零序电流、电压不平衡度、电压或电流K值和电压或电流次谐波分量。

本发明提供的另一优选的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述的I/O继电器控制板为实现所述PC机远程控制继电器的PLC控制板并设有继电器I/O的控制器和远程通讯接口。

本发明提供的再一优选的一种容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述试验负载包括阻性负载、感性负载和容性负载。

本发明提供的又一优选的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述上位机是设有友好人机交互界面远程控制软件的PC机；通过所述PC机发出指令控制所述系统中的所述综合电力监控模块、I/O继电器控制器和负载元件。

本发明提供的又一优选的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述控制软件实现所述PC机与所述综合电力监控模块和I/O继电器控制器之间的数据通讯，实时存储和显示综合电力监控的模块采集并上传各项电气参数。

本发明提供的又一优选的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述试验负载元件为可调负载器件；包括电阻元器件、电容元器件和电感元器件。

本发明提供的又一优选的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述试验负载元件通过两种任意负载组合或三种负载任意组合实现单一纯阻性、纯感性或纯容性的负载的加减载；实现在三相间施加相同容量恒功率或不同容量功率负载。

本发明提供的一种包含上述技术方案的大容量交流可调模拟试验负载控制系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：

(1)根据试验要求设定负载加载参数并开始加载负载；

(2)所述综合电力监控模块采集各个试验负载元件的每个电气参数和试验负载的主回路中的各个电气参数，并进行数据的模数转换；

(3)所述上位机通过远程控制软件通讯模块读取上传的各综合电力监控模块的测量数据；

(4)所述上位机通过远程控制软件将读取到的各电力监控检测模块采集的测量数据和主回路中电力监控检测模块的参数进行对比和分析的实时数据处理；

(5)当主回路中实时测量的电气参数与试验所设定加载参数不同时，所述上位机通过远程控制软件发出指令，控制I/O继电器控制板补偿相应差值的有功或无功功率，以匹配实际负载的试验容量从而实现实时自动微调；

(6)实现负载实时精确加载，达到设定加载值。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明解决了大容量交流可调模拟试验负载精确加载问题，可实现纯阻性负载、纯感性负载和纯容性负载的加载；

2、本发明原理科学，结构简单，具有创新和实用价值；

3、本发明可解决在实际交流电压值与负载元器件额定电压不等的情况下的恒功率加载问题，实现精确负载的加载，有效地提高了容量匹配精度，其效果十分显著；

4、本发明可实现在三相不平衡时，各相恒功率精确匹配加载；

5、本发明可广泛应用于各种大容量电源类设备的试验测试；

6、本发明成本低、体积小并提高了模拟试验的准确性和可信性。

附图说明

图1为本发明的控制系统结构示意图；

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-2所示，本例的发明大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述系统包括交流电源；所述交流电源通过综合电力监控模块和I/O继电器控制板与大容量交流可调模拟试验负载元件连接；所述综合电力监控模块和I/O继电器控制板分别与上位机连接。

所述综合电力监控模块分别对所述试验负载中的阻性负载，感性负载，容性负载和所述试验负载的主回路的电气参数进行测量和监控。

所述电气参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功电流、无功电能、零序电流、电压不平衡度、电压或电流K值和电压或电流次谐波分量。所述综合电力监控模块输入为三相交流电压、电流，电压量程(相电压)为500V，可实现电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功电流、无功电能、零序电流、电压不平衡度、电压/电流K值、电压/电流次谐波分量等电气参数进行测量、计算和分析的综合电能质量分析。

所述的I/O继电器控制板为实现所述PC机远程控制继电器的PLC控制板并设有继电器I/O的控制器和远程通讯接口。

所述试验负载元件为是满足负载需要进行功率配置的可调负载器件；包括电阻元器件、电容元器件和电感元器件。所述I/O继电器控制板分别与电阻元件、电容元件、电感元件相连；用于模拟需要在大容量交流负载条件下的运行功耗、性能及功能的检测。

所述上位机是设有友好人机交互界面远程控制软件的PC机；试验人员能够通过所述PC机发出指令控制所述系统中的所述综合电力监控模块、I/O继电器控制器和负载元件等的硬件模块和继电器。

所述控制软件实现所述PC机与所述综合电力监控模块和I/O继电器控制器之间的数据通讯，上位机PC机分别和综合电力监控模块及I/O继电器控制板通过通讯线路进行连接；实时存储和显示综合电力监控的模块采集并上传各项电气参数。

所述试验负载包括阻性负载、感性负载和容性负载。阻性负载如硅铁电阻、陶瓷电阻等；感性负载如电感器、可调电感线圈等；容性负载集合式电容器、自愈式电容器等。

所述试验负载元件实现单一纯阻性、纯感性或纯容性的负载的加减载；其中两种任意负载组合或三种负载间的任意组合，实现在三相间施加相同容量恒功率或不同容量功率负载。

包含上述技术方案的大容量交流可调模拟试验负载控制系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：

(7)根据试验要求设定负载加载参数并开始加载负载；

(8)所述综合电力监控模块采集各个试验负载元件的每个电气参数和试验负载的主回路中的各个电气参数，并进行数据的模数转换；

(9)所述上位机通过远程控制软件通讯模块读取上传的各综合电力监控模块的测量数据；

(10)所述上位机通过远程控制软件将读取到的各电力监控检测模块采集的测量数据和主回路中电力监控检测模块的参数进行对比和分析的实时数据处理；

(11)当主回路中实时测量的电气参数与试验所设定加载参数不同时，所述上位机通过远程控制软件发出指令，控制I/O继电器控制板补偿相应差值的有功或无功功率，以匹配实际负载的试验容量从而实现实时自动微调；

(12)实现负载实时精确加载，达到设定加载值。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，所述系统包括交流电源；其特征在于：所述交流电源通过综合电力监控模块和I/O继电器控制板与试验负载元件连接；所述综合电力监控模块和I/O继电器控制板分别与上位机连接。

2.如权利要求1所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，其特征在于：所述综合电力监控模块测量和监控所述试验负载和所述试验负载的主回路的电气参数。

3.如权利要求2所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，其特征在于：所述电气参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功电流、无功电能、零序电流、电压不平衡度、电压或电流K值和电压或电流次谐波分量。

4.如权利要求1所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，其特征在于：所述的I/O继电器控制板为实现所述PC机远程控制继电器的PLC控制板并设有继电器I/O的控制器和远程通讯接口。

5.如权利要求2所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，其特征在于：所述试验负载包括阻性负载、感性负载和容性负载。

6.如权利要求2所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，其特征在于：所述上位机是设有友好人机交互界面远程控制软件的PC机；通过所述PC机发出指令控制所述系统中的所述综合电力监控模块、I/O继电器控制器和负载元件。

7.如权利要求6所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，其特征在于：所述控制软件实现所述PC机与所述综合电力监控模块和I/O继电器控制器之间的数据通讯，实时存储和显示综合电力监控的模块采集并上传各项电气参数。

8.如权利要求5所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，其特征在于：所述试验负载元件为可调负载器件；包括电阻元器件、电容元器件和电感元器件。

9.如权利要求8所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统，其特征在于：所述试验负载元件通过两种任意负载组合或三种负载任意组合实现单一纯阻性、纯感性或纯容性的负载的加减载；实现在三相间施加相同容量恒功率或不同容量功率负载。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种大容量交流可调模拟试验负载控制系统的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)根据试验要求设定负载加载参数并开始加载负载；

(2)所述综合电力监控模块采集各个试验负载元件的每个电气参数和试验负载的主回路中的各个电气参数，并进行数据的模数转换；

(3)所述上位机通过远程控制软件通讯模块读取上传的各综合电力监控模块的测量数据；

(4)所述上位机通过远程控制软件将读取到的各电力监控检测模块采集的测量数据和主回路中电力监控检测模块的参数进行对比和分析的实时数据处理；

(5)当主回路中实时测量的电气参数与试验所设定加载参数不同时，所述上位机通过远程控制软件发出指令，控制I/O继电器控制板补偿相应差值的有功或无功功率，以匹配实际负载的试验容量从而实现实时自动微调；

(6)实现负载实时精确加载，达到设定加载值。