CN107741537A - 一种自馈式电子负载测试系统及其计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自馈式电子负载测试系统，其特征是：包括电子负载单元、自供电源单元、电能补充电源和被测用电设备，电子负载单元包括至少一个与电能补充电源连接的AC‑DC单元、至少一个与被测用电设备连接的DC‑DC单元、至少一个局部直流母线，被测用电设备至少连接有一个自供电源单元，AC‑DC单元、DC‑DC单元和自供电源单元均与局部直流母线连接。本发明中被测用电设备的负载能量经过本系统后又自我循环地折返馈回给了被测用电设备，再次地作为其馈电的输入，不需要电力网提供全部的系统工作中的循环能量，不仅结构简单，而且极大地减轻了系统对电力网供电的要求。本发明还公开了一种自馈式电子负载测试系统的计算方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种自馈式电子负载测试系统及其计算方法。
背景技术
用电设备的老化、活化、测试是一种专业性强，细节性强，数据量大，使用到的仪器、仪表组合繁杂，耗时、耗能的测试。由于电源行业质量标准的实施门槛不断地提高，绿色环保的执行标准也不断地加强，以及用电设备的安规、节能测试指标的提高，使得对用电设备的老化、活化、测试功能的要求进一步提升。
现有的无源型的电子负载系统如图1所示，包括电子负载仪100，用电设备，如AC适配器101或DC适配器102，来自电力网的交流馈电103，以及直流稳压源104。电子负载仪在工作时，用电设备所发出的能量以完全不可回收的形式全部消耗在系统的仿真电阻上。由于这一缺点使得无源型的电子负载系统只能限于中、小功率，非生产性的老化、活化、测试应用。另一个缺点是由于电子负载仪与交流馈电，与直流稳压源没有直接的关联，因此用电设备的输入测试内容不能或不能简单地完成。
现有的有源回馈型的电子负载系统，包括电子负载仪，用电设备，如AC适配器或DC适配器，来自电力网的交流馈电，以及直流稳压源。其电子负载仪中包括DC-DC单元，用以仿真负载电阻；DC-AC单元，用于将直流电能逆变为交流电能。电子负载仪在工作时，用电设备所发出的电能量以少量的消耗通过DC-DC单元，承载到局部直流母线上；DC-AC单元将这一电能量亦以少量消耗的形式转换到交流回馈母线上，电能量最后通过交流回馈母线回馈进入电力网。由于系统能量损耗较小，使得这种有源型回馈式的电子负载系统可发展成为中、大功率，适用于生产中的量产性应用。但由于电子负载仪与交流馈电，与直流稳压源没有直接的关联，因此不但用电设备的输入测试内容仍然不能实现，而且交流馈电和功率直流稳压源的能耗未能纳入系统的整体管理之中。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单且能够节省系统工作时的电能能耗的自馈式电子负载测试系统。
为此，本发明是采用如下技术方案来实现的：
一种自馈式电子负载测试系统，其特征是：包括电子负载单元、自供电源单元、电能补充电源和被测用电设备，所述电子负载单元包括至少一个与电能补充电源连接的AC-DC单元、至少一个与被测用电设备连接的DC-DC单元、至少一个局部直流母线，所述被测用电设备至少连接有一个自供电源单元，所述AC-DC单元、DC-DC单元和自供电源单元均与局部直流母线连接。
所述电能补充电源为电力网。
所述DC-DC单元采用DC-DC升压或降压电源模块，或采用PWM开关分离元件。
所述自供电源单元为三模式自供电源单元，所述三模式自供电源单元的模式为DC-AC模式或DC-DC模式或开关模式。
所述DC-AC模式为DC-AC单相或三相交流逆变输出模式，所述 DC-DC模式为DC-DC直流输出模式，所述开关模式为通断电源开关模式。
采用上述技术方案后，当自馈式电子负载测试系统工作在直流自馈式供电方式或交流自馈式供电方式时，被测用电设备的负载能量经过本系统后又自我循环地折返馈回给了被测用电设备，再次地作为其馈电的输入，而负载老化、活化、测试中少量的能量损耗，可通过系统中的AC-DC单元从电力网得到补充，不需要电力网提供全部的系统工作中的循环能量，不仅结构简单，而且极大地减轻了系统对电力网供电的要求。
本发明还提供了一种自馈式电子负载测试系统的计算方法，包括以下步骤：
(1)设电子负载单元的转换效率为μL，自供电源单元的转换效率为μS，被测用电设备的转换效率为μT，总体的电能动力效率计算公式为μP＝1–(1/(μS*μT)–μL)；
(2)通过测试系统测得μL、μS和μT的数值，将其代入总体的电能动力效率计算公式中，并计算出μP。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为背景技术中无源型的电子负载系统的结构示意图；
图2为本发明中自馈式电子负载测试系统的结构示意图；
图3为本发明中有源交流两级自馈式电子负载测试系统的结构示意图；
图4为本发明中有源真流两级自馈式电子负载测试系统的结构示意图；
图5为本发明中有源直流单级自馈式电子负载测试系统的结构示意图；
图6为本发明一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
参照图2所示，本发明提供的一种自馈式电子负载测试系统包括电子负载单元、自供电源单元、电能补充电源和被测用电设备1，所述电子负载单元包括至少一个与电能补充电源连接的AC-DC单元2、至少一个与被测用电设备1连接的DC-DC单元3、至少一个局部直流母线4，所述被测用电设备1至少连接有一个自供电源单元，所述 AC-DC单元2、DC-DC单元3和自供电源单元均与局部直流母线4连接，电能补充电源为电力网5，所述DC-DC单元3采用DC-DC升压或降压电源模块，或采用PWM开关分离元件，所述自供电源单元为三模式自供电源单元6，所述三模式自供电源单元6的模式为DC-AC模式或DC-DC模式或开关模式，所述DC-AC模式为DC-AC单相或三相交流逆变输出模式，所述DC-DC模式为DC-DC直流输出模式，所述开关模式为通断电源开关模式。
本发明还提供了一种自馈式电子负载测试系统的计算方法，包括以下步骤：
(1)设电子负载单元的转换效率为μL，自供电源单元的转换效率为μS，被测用电设备的转换效率为μT，总体的电能动力效率计算公式为μP＝1–(1/(μS*μT)–μL)；
(2)通过测试系统测得μL、μS和μT的数值，将其代入总体的电能动力效率计算公式中，并计算出μP。
在上述方法中，设设μL＝96％，μS＝96％，μT＝90％，则系统的总体的电能效率
μP＝1–(1/(0.96*0.90)–0.96)＝0.8；即百分之八十的电力负载能量可以自给自足地循环回收使用，百分之二十的电力损耗能量由AC-DC单元从电力网获得补充即可，以维持系统负载能量的循环。
当系统工作在有源直流两级自馈方式，能源设备工作方式为 DC-DC升压，被测试的负载仅为DC-DC模块时，本发明的负载系统可简化为如图5所示的负载系统。仍然以上述例子为例，此时可认为μS＝1.0，则系统的总体的电能动力效率：μP＝1–(1/(μS*μT) –μL)＝1–(1/(1.0*0.90)–0.96)＝0.85；即百分之八十五的电力负载能量可以自给自足地循环回收使用，百分之十五的损耗能量由AC-DC单元从电力网获得补充即可，以维持系统负载能量的循环，负载系统工作中的能量循环损耗相对上述情况低了许多。
当系统只是工作在有源直流单级自馈方式，能源设备工作方式为 DC-DC升压，被测试的负载仅为继电器，接触器或断路器时，本发明的负载系统可简化为如图6所示的负载系统。仍然以上述例子为例，此时可认为μS＝1.0，μT＝1.0，则系统的总体的电能动力效率：μP＝1–(1/(μS*μT)–μL)＝1–(1/(1.0*1.0)–0.96) ＝0.96；即百分之九十六的电力负载能量可以自给自足地循环回收使用，百分之四的损耗能量由AC-DC单元从电力网获得补充即可，以维持系统负载能量的循环，负载系统工作中的能量循环损耗相对上述情况是最低的。
当自馈式电子负载测试系统工作在交流自馈方式时，参照图3所示，三模式自供电源单元61的输出能量直接作为被测用电设备1负载测试时的输入，系统中DC-DC单元31对每个被测用电设备1提供负载量的仿真，系统中总体的负载能量由DC-DC单元31存贮到局部直流母线4中，其中自馈能量闭环循环中的能量损失由AC-DC单元 21从电力网5得以补给。
当自馈式电子负载测试系统工作在直流自馈方式时，参照图4和图5所示，系统中DC-DC单元32对每个被测用电设备1提供负载量的仿真，系统中的总体负载能量由DC-DC单元降压62转换后存贮到局部直流母线4中，该母线中的能量直接作为被测用电设备1负载测试时的输入，其中自馈能量闭环循环中的能量损失由AC-DC单元22 从电力网5得以补给。
参照图6所示，为本发明的一种实施例，自馈式电子负载集成系统箱602包含一个AC-DC模块605，一个DC-AC逆变模块606，至少一个DC-DC负载模块604，以及测控、驱动、显示，及键盘交互总控单元603。
选用输出电压可调控的AC-DC模块605将电力网608的交流电能转换到局部直流母线614上，用于补充系统运行过程中的能量损失；选用输入和输出可调控的DC-AC逆变模块606，将局部直流母线614 上的电能转换输送出，为外部的被测试用电设备620提供一个可编程的电源；选用输入、输出均可编程的DC-DC负载模块604，仿真被测试用电设备620的电源负载，并将被测试用电设备620负载电能转换到局部直流母线614上。
负载系统工作时，负载老化、活化、测试过程中的能量自我循环的闭环路径为：被测试用电设备620→DC-DC负载模块604→局部直流母线614→DC-AC逆变电源模块606→再次回返到被测试用电设备620。负载能量在这个封闭循环中的损失由电力网608→ AC-DC模块605→局部直流母线614的能量路径得以补充；被测试用电设备的输入参数611和输出参数612，被总控单元603充分地采样、分析，从而能对被测试用电设备的工况作出完整的操控，和数据的采集。
通过通讯线601的配制，可让计算机600和电子负载系统结合起来，用以扩充总控单元603对于被测试用电设备的测控能力，以适应不同的用电设备的负载老化、活化、测试需求。
通过另一个通讯线601，还可将多个负载系统连接成负载网络系统，以适应大容量的用电设备，或大数量的用电设备的负载老化、活化、测试之用。
Claims (6)
1.一种自馈式电子负载测试系统，其特征是：包括电子负载单元、自供电源单元、电能补充电源和被测用电设备，所述电子负载单元包括至少一个与电能补充电源连接的AC-DC单元、至少一个与被测用电设备连接的DC-DC单元、至少一个局部直流母线，所述被测用电设备至少连接有一个自供电源单元，所述AC-DC单元、DC-DC单元和自供电源单元均与局部直流母线连接。
2.根据权利要求1所述的一种自馈式电子负载测试系统，其特征是：所述电能补充电源为电力网。
3.根据权利要求1所述的一种自馈式电子负载测试系统，其特征是：所述DC-DC单元采用DC-DC升压或降压电源模块，或采用PWM开关分离元件。
4.根据权利要求1所述的一种自馈式电子负载测试系统，其特征是：所述自供电源单元为三模式自供电源单元，所述三模式自供电源单元的模式为DC-AC模式或DC-DC模式或开关模式。
5.根据权利要求4所述的一种自馈式电子负载测试系统，其特征是：所述DC-AC模式为DC-AC单相或三相交流逆变输出模式，所述DC-DC模式为DC-DC直流输出模式，所述开关模式为通断电源开关模式。
6.一种自馈式电子负载测试系统的计算方法，包括以下步骤：
(1)设电子负载单元的转换效率为μL，自供电源单元的转换效率为μS，被测用电设备的转换效率为μT，总体的电能动力效率计算公式为μP＝1–(1/(μS*μT)–μL)；
(2)通过测试系统测得μL、μS和μT的数值，将其代入总体的电能动力效率计算公式中，并计算出μP。
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