CN107017800A - 负荷箱 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开一种负荷箱，能够模拟实际电网中多种负载下的谐波干扰，从而测试宽带载波在多种谐波干扰下的成功率。该负荷箱包括高频开关电路、与高频开关电路连接的驱动电路、与驱动电路连接的控制电路、与高频开关电路连接的负载电路；高频开关电路通过高频开关的斩波方式使阻性负载或容性负载在电网周期的各个时段产生不同频率的谐波干扰；驱动电路将输入电压信号转变为换向信号送给CPLD，并通过控制电路发送的控制信号以及PWM信号经CPLD逻辑运算后通过高频开关驱动器驱动高频开关，控制电路对输入电压、输入电压过零点以及输出电流进行检测，并根据设定参数向驱动电路发出控制信号以及PWM信号；负载电路通过开关调节负载功率和负载类型。
Description
负荷箱。
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其涉及一种负荷箱。
背景技术
现有技术中载波通信的测试主要通过在火线和零线之间加入信号衰减器来实现，衰减器只能大致检测载波通信的距离，因为衰减器频率固定，衰减功率不变，所以不能反映电网的真实情况，无法判断在真实的电网情况下，载波通信的成功率，以及哪种负载比较容易受到干扰，最终无法科学地改进载波通信方案。
载波通信正在向宽带载波发展，宽带载波通信速率更快，带宽更宽，对电网干扰更为敏感，容易受到电网上谐波信号的影响而降低载波通信的成功率。在电力线载波通信测试中需要能够提供程控变阻抗负载电路，以模拟实际电网中多种负载下的谐波干扰。如何模拟实际电网中多种负载下的谐波是当前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种负荷箱，能够模拟实际电网中多种负载下的谐波干扰，从而测试宽带载波在多种谐波干扰下的成功率。
本发明实施例采用如下技术方案：
一种负荷箱，包括：高频开关电路、与所述高频开关电路连接的驱动电路、与所述驱动电路连接的控制电路、与所述高频开关电路连接的负载电路；
所述高频开关电路通过高频开关的斩波方式使阻性负载或容性负载在电网周期的各个时段产生不同频率的谐波干扰；所述驱动电路将输入电压信号转变为换向信号送给CPLD，并通过所述控制电路发送的控制信号以及PWM信号经CPLD逻辑运算后通过高频开关驱动器驱动高频开关，所述控制电路对输入电压、输入电压过零点以及输出电流进行检测，并根据设定参数向驱动电路发出控制信号以及PWM信号；所述负载电路通过开关调节负载功率和负载类型。
可选的，所述设定参数包括以下至少一种：负载功率、负载类型、频率、占空比、时间段。
可选的，阻性负载时，所述高频开关电路由主回路开关S1以及主回路开关S2和续流开关S3以及续流开关S4组成，S1和S2共发射极连接，S3和S4共发射极连接；
容性负载时，述高频开关电路由主回路开关S1以及主回路开关S2组成，S1和S2共发射极连接。
可选的，所述主回路开关为IGBT或MOSFET，所述主回路开关内部集成反向二极管；
所述续流开关为IGBT或MOSFET，所述续流开关内部集成反向二极管。
可选的，所述的驱动电路由输入电压换向检测电路和经CPLD进行逻辑控制的驱动单元组成。
可选的，所述的控制电路由实时时钟电路、显示与按键电路，电压电流反馈电路以及单片机组成，通过所述单片机存储指令所述显示和按键电路在一个电网工频周期内设置多个时段，每个时间段负载接入模式包括只接入电阻直通模式、只接入电阻PWM模式、只接入电容直通模式、只接入电容PWM模式、两种同时接入直通模式、两种同时接入PWM模式、空载模式。
可选的，每个时间段负载频率可调，每个时间段负载占空比可调；实时时钟为用户提供时间基准，针对总的运行时间段，所述显示和按键电设置多个时间段，设置每一段时间长度，并且每一个时间段内设置负载接入方式以及负载功率。
可选的，阻性负载时，所述负载电路由控制开关以及负载电阻组成；
容性负载时，所述负载电路由限流电阻、控制开关以及负载电容组成。
可选的，所述负载开关用于实现负载功率和负载类型的调节。
可选的，所述负载开关为空气开关或者继电器。
基于上述技术方案的负荷箱，提供一种频率、占空比及负载可调的交流斩波电路，将市电交流电转变为分时可变电压、变频率、变占空比的脉冲电压供给可变阻抗的负载上，以模拟实际电网中多种负载下的谐波干扰，可测试宽带载波在多种谐波干扰下的成功率，为改进载波通信方案及提高载波通信的成功率提供理论依据。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例提供的负载电路结构图。
图2是本发明实施例提供的负荷箱的电容负载电路结构图。
图3是本发明实施例提供的负荷箱的驱动电路结构图。
图4是本发明实施例提供的负荷箱的系统框架图。
图5是本发明实施例提供的负荷箱的显示和按键电路的工作流程图。
图6是本发明实施例提供的负荷箱的电压反馈电路结构图之一。
图7是本发明实施例提供的负荷箱的电流反馈电路结构图之二。
图8是本发明实施例提供的负荷箱的空气开关负载电路结构图。
图9是本发明实施例提供的负荷箱的继电器负载电路结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供一种负荷箱，包括：高频开关电路11、与所述高频开关电路11连接的驱动电路12、与所述驱动电路12连接的控制电路13、与所述高频开关电路11连接的负载电路14；
所述高频开关电路11通过高频开关的斩波方式使阻性负载或容性负载在电网周期的各个时段产生不同频率的谐波干扰；所述驱动电路12将输入电压信号转变为换向信号送给CPLD，并通过所述控制电路13发送的控制信号以及PWM信号经CPLD逻辑运算后通过高频开关驱动器驱动高频开关，所述控制电路13对输入电压、输入电压过零点以及输出电流进行检测，并根据设定参数向驱动电路12发出控制信号以及PWM信号；所述负载电路14通过开关调节负载功率和负载类型。
在一个实施例中，所述设定参数包括以下至少一种：负载功率、负载类型、频率、占空比、时间段。
在一个实施例中，阻性负载时，所述高频开关电路11由主回路开关S1以及主回路开关S2和续流开关S3以及续流开关S4组成，S1和S2共发射极连接，S3和S4共发射极连接。具体的，如图1所示，当市电处于正半周时，开关S1进行高频斩波，开关S2导通，续流管S3关断，续流管S4导通，此时相当于一个正向的直流斩波电路，同时开关S3以及开关S4提供了电流续流回路；当市电处于负半周时，开关S1导通，开关S2进行高频斩波，续流管S3导通，续流管S4关断，此时相当于一个负向的直流斩波电路，同时开关S3以及开关S4提供了电流续流回路。
容性负载时，述高频开关电路11由主回路开关S1以及主回路开关S2组成，S1和S2共发射极连接。具体的，如图2所示，当市电处于正半周时，开关S1进行高频斩波，开关S2关断，二极管VD2起到正向导电以及防止电容给电网放电功能，此时相当于一个正向的直流斩波电路；当市电处于负半周时，开关S1关断，开关S2进行高频斩波，二极管VD1起到正向导电以及防止电容给电网放电功能，此时相当于一个负向的直流斩波电路。
在一个实施例中，所述主回路开关为IGBT或MOSFET，所述主回路开关内部集成反向二极管；
所述续流开关为IGBT或MOSFET，所述续流开关内部集成反向二极管。
在一个实施例中，所述的驱动电路12由输入电压换向检测电路和经CPLD进行逻辑控制的驱动单元组成。
在一个实施例中，所述的控制电路13由实时时钟电路、显示与按键电路，电压电流反馈电路以及单片机组成，通过所述单片机存储指令所述显示和按键电路在一个电网工频周期内设置多个时段，每个时间段负载接入模式包括只接入电阻直通模式、只接入电阻PWM模式、只接入电容直通模式、只接入电容PWM模式、两种同时接入直通模式、两种同时接入PWM模式、空载模式。
在一个实施例中，每个时间段负载频率可调，每个时间段负载占空比可调；实时时钟为用户提供时间基准，针对总的运行时间段，所述显示和按键电设置多个时间段，设置每一段时间长度，并且每一个时间段内设置负载接入方式以及负载功率。
通过以上设置可模拟现实生活中各种功率的各种负载在电网工频周期各个时段内的谐波影响，通过重复出现的方式，达到测试挂载在同一电网的载波通信的目的。
在一个实施例中，阻性负载时，所述负载电路14由控制开关以及负载电阻组成；
容性负载时，所述负载电路14由限流电阻、控制开关以及负载电容组成。
在一个实施例中，所述负载开关用于实现负载功率和负载类型的调节。
在一个实施例中，所述负载开关为空气开关或者继电器。
本发明实例的高频开关电路11对于电阻负载，如图1所示，由于电阻负载寄生有电感特性，在开关关断时要进行续流，当市电处于正半周时，开关S1进行高频斩波，开关S2导通，续流管S3关断，续流管S4导通，此时相当于一个正向的直流斩波电路，同时开关S3以及开关S4提供了电流续流回路；当市电处于负半周时，开关S1导通，开关S2进行高频斩波，续流管S3导通，续流管S4关断，此时相当于一个负向的直流斩波电路，同时开关S3以及开关S4提供了电流续流回路。如图2所示，对于电容负载，当市电处于正半周时，开关S1进行高频斩波，开关S2关断，二极管VD2起到正向导电以及防止电容给电网放电功能，此时相当于一个正向的直流斩波电路；当市电处于负半周时，开关S1关断，开关S2进行高频斩波，二极管VD1起到正向导电以及防止电容给电网放电功能，此时相当于一个负向的直流斩波电路。
本发明实例的驱动电路12原理图，如图3所示，驱动板采用西门康驱动板SKYPER32，其系统框架图，如图4所示，它为双通道驱动器，可以监测短路、过流、欠压故障，上下通道的死区时间可以调整，发生短路故障时，具有软关断功能。SKYPER 32为双通道驱动器，需要两个驱动电路12，S1和S2作为一个桥臂，S3和S4作为一个桥臂。输入电压信号转变为换向信号送给CPLD，并通过控制电路13发送的控制信号以及PWM信号经CPLD逻辑运算后送给X1，经过驱动板后分别驱动S1和S2，同理S3和S4。
本发明实例的显示和按键电路的工作流程如图5所示，行列式键盘的工作方式是先用列线发送扫描字，然后读取行线的状态，查看是否有按键按下。键盘部分提供一种扫描的工作方式，能对键盘不断扫描、自动消抖、自动识别按下的键，并给出编码，能对双键或n个键同时按下的情况实行保护。在显示部分，它可以为显示器提供多路复用信号，可以显示16位的字符或数字。
本发明实例的电压电流反馈电路图如图 6、7所示，经电压传感器和电流传感器采集电压、电流信号送入U-in、I-in，然后经过平移、滤波，最后将U-out、I-out信号送入单片机进行AD转换和数据处理。
本发明实例的负载电路14如图8、9所示，对于电阻负载包含空气开关或继电器以及负载电阻，通过开关调节负载的功率和负载类型。
基于上述技术方案的负荷箱，提供一种频率、占空比及负载可调的交流斩波电路，将市电交流电转变为分时可变电压、变频率、变占空比的脉冲电压供给可变阻抗的负载上，以模拟实际电网中多种负载下的谐波干扰，可测试宽带载波在多种谐波干扰下的成功率，为改进载波通信方案及提高载波通信的成功率提供理论依据。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的， 并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
Claims (10)
1.一种负荷箱，其特征在于，包括：高频开关电路、与所述高频开关电路连接的驱动电路、与所述驱动电路连接的控制电路、与所述高频开关电路连接的负载电路；
所述高频开关电路通过高频开关的斩波方式使阻性负载或容性负载在电网周期的各个时段产生不同频率的谐波干扰；所述驱动电路将输入电压信号转变为换向信号送给CPLD，并通过所述控制电路发送的控制信号以及PWM信号经CPLD逻辑运算后通过高频开关驱动器驱动高频开关，所述控制电路对输入电压、输入电压过零点以及输出电流进行检测，并根据设定参数向驱动电路发出控制信号以及PWM信号；所述负载电路通过开关调节负载功率和负载类型。
2.根据权利要求1所述的负荷箱，其特征在于，所述设定参数包括以下至少一种：负载功率、负载类型、频率、占空比、时间段。
3.根据权利要求1所述的负荷箱，其特征在于，阻性负载时，所述高频开关电路由主回路开关S1以及主回路开关S2和续流开关S3以及续流开关S4组成，S1和S2共发射极连接，S3和S4共发射极连接；
容性负载时，述高频开关电路由主回路开关S1以及主回路开关S2组成，S1和S2共发射极连接。
4.根据权利要求3所述的负荷箱，其特征在于，所述主回路开关为IGBT或MOSFET，所述主回路开关内部集成反向二极管；
所述续流开关为IGBT或MOSFET，所述续流开关内部集成反向二极管。
5.根据权利要求1所述的负荷箱，其特征在于，所述的驱动电路由输入电压换向检测电路和经CPLD进行逻辑控制的驱动单元组成。
6.根据权利要求1所述的负荷箱，其特征在于，所述的控制电路由实时时钟电路、显示与按键电路，电压电流反馈电路以及单片机组成，通过所述单片机存储指令所述显示和按键电路在一个电网工频周期内设置多个时段，每个时间段负载接入模式包括只接入电阻直通模式、只接入电阻PWM模式、只接入电容直通模式、只接入电容PWM模式、两种同时接入直通模式、两种同时接入PWM模式、空载模式。
7.根据权利要求6所述的负荷箱，其特征在于，每个时间段负载频率可调，每个时间段负载占空比可调；实时时钟为用户提供时间基准，针对总的运行时间段，所述显示和按键电设置多个时间段，设置每一段时间长度，并且每一个时间段内设置负载接入方式以及负载功率。
8.根据权利要求1所述的负荷箱，其特征在于，阻性负载时，所述负载电路由控制开关以及负载电阻组成；
容性负载时，所述负载电路由限流电阻、控制开关以及负载电容组成。
9.根据权利要求8所述的负荷箱，其特征在于，所述负载开关用于实现负载功率和负载类型的调节。
10.根据权利要求8或9所述的负荷箱，其特征在于，所述负载开关为空气开关或者继电器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20191220 Address after: Room 405-408, building a, science and Technology Park, Pengnian University Town, honghualing Industrial Zone, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: SPL ELECTRONIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 100088, No. 1, building 13, Great Bell Temple, Haidian District, Beijing, 10B9 Applicant before: BEIJING SHENGDAXINTONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 518000, Room 405-408, Building A, Science and Technology Park, Pengnian University City, South District, Honghualing Industrial Zone, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen Smart Microelectronics Technology Co.,Ltd. Address before: 518000, Room 405-408, Building A, Science and Technology Park, Pengnian University City, South District, Honghualing Industrial Zone, Taoyuan Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SPL ELECTRONIC TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |