CN108427048B - 一种负载模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载模拟装置。该装置包括保护电路、主控板卡、功率转换电路和负载电阻，保护电路的输入端与电气系统的供电电压输出端相连，保护电路的输出端与功率转换电路的电输入端相连；主控板卡的输入端与上位机的输出端相连，主控板卡的输出端与功率转换电路的指令输入端相连；功率转换电路根据控制指令将供电信号转换为工作电信号，功率转换电路的电输出端与负载电阻的第一端相连；负载电阻的第二端与电气系统的供电电压输入端相连，负载电阻在工作电信号下工作，负载电阻的发热功率等于待模拟功率。本发明实施例通过采用上述技术方案，可以提高多电飞机恒功率负载的可替代性，缩短多电飞机电气系统的设计周期。

Description

一种负载模拟装置

技术领域

本发明涉及多电飞机技术领域，尤其涉及一种负载模拟装置。

背景技术

随着电气控制技术的发展，电气系统已逐渐取代传统的液压系统应用于多电飞机中，为多电飞机的环控系统、刹车系统和舵机系统等提供动力。

多电飞机中一般包括低压(如28V)、高压(如270V和540V等)、直流、交流、恒功率和非恒功率等多种负载。就多电飞机中的恒功率负载而言，在采用电气系统为其提供动力之前，通常需要构建为该一个或几个恒功率负载供电的电气系统，并对加入该一个或几个恒功率负载后该电气系统的工作状态进行测试，以基于测试结果对电气系统进行进一步地调试与校正。目前，国内在进行电气系统集成实验时，一般会采用预先制备的与真实的多电飞机相同的样机作为测试对象，将样机中的各恒功率负载接入电气系统中对电气系统进行测试。

但是，采用样机作为测试对样往往可替代性较差，不具备通用性，等待周期较长等缺陷，如果没有样机，则电气系统集成实验无法进行，导致多电飞机电气系统的整体设计周期较长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种负载模拟装置，以解决现有技术中多电飞机中恒功率负载可替代性较差、多电飞机电气系统设计周期较长的技术问题。

本发明实施例提供了一种负载模拟装置，用于多电飞机电气系统的集成实验，所述负载模拟装置包括：保护电路、主控板卡、功率转换电路和负载电阻，所述保护电路的输入端与所述电气系统的供电电压输出端相连，所述保护电路用于根据所述供电电压生成供电信号的输出端与所述功率转换电路的电输入端相连，所述供电信号的输入电压值小于等于电压阈值，所述供电信号的输入电流值小于等于电流阈值；

所述主控板卡的输入端与上位机用于发送用户设置的待模拟功率的输出端相连，所述主控板卡根据所述待模拟功率确定所述功率转换电路输出的工作电信号，并根据所述工作电信号生成所述功率转换电路的控制指令，所述主控板卡用于输出所述控制指令的输出端与所述功率转换电路的指令输入端相连；

所述功率转换电路根据所述控制指令将所述供电信号转换为所述工作电信号，所述功率转换电路用于输出所述工作电信号的电输出端与所述负载电阻的第一端相连；

所述负载电阻的第二端与所述电气系统的供电电压输入端相连，所述负载电阻在所述工作电信号下工作，所述负载电阻的发热功率等于所述待模拟功率。

在上述负载电阻模拟装置的技术方案中，通过保护电路根据点击系统输入的供电电压生成供电信号并将该供电信号传输给功率转换电路；通过主控板卡根据用户设置的待模拟功率确定功率转换电路输出的工作电信号，根据该工作电信号生成功率转换电路的控制指令并将该控制指令发送给功率转换电路；通过功率转换电路根据接收到的控制指令将保护电路传输的供电信号转换为工作电信号，以使负载电阻在该工作电信号下工作时的发热功率等于用户输入的待模拟功率。本发明实施例通过采用上述技术方案，可以提高多电飞机恒功率负载的可替代性，缩短多电飞机电气系统的设计周期。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的一种负载模拟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种负载模拟装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第三种负载模拟装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第四种负载模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

本发明实施例提供一种负载模拟装置。该负载模拟装置可用于多电飞机电气系统的集成实验。图1是本发明实施例一提供的负载模拟装置的结构示意图，如图1所示，该负载模拟装置包括保护电路10、主控板卡20、功率转换电路30和负载电阻R1，

所述保护电路10的输入端与电气系统40的供电电压输出端相连，所述保护电路10用于根据所述供电电压生成供电信号的输出端与所述功率转换电路30的电输入端相连，所述供电信号的输入电压值小于等于电压阈值，所述供电信号的输入电流值小于等于电流阈值；

所述主控板卡20的输入端与上位机用于发送用户设置的待模拟功率的输出端(图中未给出)相连，所述主控板卡20根据所述待模拟功率确定所述功率转换电路30输出的工作电信号，并根据所述工作电信号生成所述功率转换电路30的控制指令，所述主控板卡20用于输出所述控制指令的输出端与所述功率转换电路30的指令输入端相连；

所述功率转换电路30根据所述控制指令将所述供电信号转换为所述工作电信号，所述功率转换电路30用于输出所述工作电信号的电输出端与所述负载电阻R1的第一端相连；

所述负载电阻R1的第二端与所述电气系统40的供电电压输入端相连，所述负载电阻R1在所述工作电信号下工作，所述负载电阻R1的发热功率等于所述待模拟功率。

本实施例中，电气系统40、保护电路10、功率转换电路30和负载之间可以通过电连接的方式进行连接，从而使得电气系统40可以依次通过保护电路10和功率转换电路30为负载电阻R1供电；上位机、主控板卡20与功率转换电路30可以通过蓝牙、局域网或广域网等进行连接，从而实现上位机、主控板卡20与功率转换电路30之间的数据信息和/或控制指令的传输。举例而言，电气系统40向保护电路10输入的供电电压可以为28V的直流电压；主控板卡20的型号可以根据需要选择，如可以为DSP28377；负载电阻R1可以选用金属外壳电阻，以保证负载电阻R1具有良好的散热性和阻值稳定性。其中，主控板卡20在基于上位机中存储的待模拟功率对功率转换电路30进行控制时，可以在电气系统40提供的供电电压或自身配置的电源提供的工作电压下工作，此时，相应的，主控板卡20的电输入端可以与供电系统的供电电压输出端或自身配置的电源的工作电压输出端相连，本实施例以主控板卡20与自身配置的电源(图中未给出)为例进行说明。

示例性的，在对多电飞机内的恒功率负载进行模拟时，主控板卡20可以获取上位机中存储的用户设置的待模拟功率，根据该待模拟功率确定当负载电阻R1的产热功率为该待模拟功率时功率转换电路30向负载电阻R1提供的工作电信号，如确定工作电信号的电压值、电流值或在一个工作周期内该工作电信号的峰值电压和占空比等等，基于该工作电信号生成功率转换电路30的控制指令并将该控制指令发送给功率转换电路30；保护电路10可以根据供电系统输出的供电电压生成供电信号并将该供电信号传输给功率转换电路30；功率转换电路30根据主控板卡20发送的控制指令将保护电路10传输的供电信号转换为工作电信号，并将该工作电信号传输给负载电阻R1；相应的，负载电阻R1基于接收到的工作电信号工作，此时，负载电阻R1的发热功率与用户设置的待模拟功率值相等，从而实现对多电飞机中工作功率值为待模拟功率值的负载的模拟。

图2为本发明实施例提供的另一种功率转换电路30的提供的一种功率转换电路30的电路结构示意图，如图2所示，所述功率转换电路30包括驱动板卡31和至少一个降压式变换电路32，其中，所述驱动板卡31的输入端与所述主控板卡20的输出端相连，所述驱动板卡31根据所述控制指令生成用于驱动降压式变换电路32的驱动信号以将所述供电信号转换为所述工作电信号，所述驱动板卡31用于输出所述驱动信号的输出端与降压式变换电路32的指令输入端相连；所述降压式变换电路32用于存在驱动信号时导通的第一电输入端与所述保护电路10的输出端相连，所述降压式变换电路32用于输出构成所述工作电信号的子信号的电输出端与所述负载电阻R1的第一端相连，所述降压式变换电路32用于未存在相应的驱动信号时导通的第二电输入端分别与所述负载电阻R1的第二端以及所述电气系统40的供电电压输入端相连。

本技术方案中，降压式变换电路32向负载电阻R1输入的工作电信号可以为在任意时刻都不为零的恒定电压信号和/或恒定电流信号，也可以为具有一定电压峰值和占空比的脉冲信号。相应的，主控板卡20可以根据该恒定电压信号和/或恒定电流信号生成控制指令并将该控制指令发送给驱动板卡31；也可以根据该电压峰值和占空比确定各降压式变换电路32的驱动电压值和驱动时长以生成脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)指令，并将该PWM指令发送给驱动板卡31，此处不作限制。考虑到各降压式变换电路32的使用寿命，可选的，所述控制指令为脉冲宽度调制指令，所述脉冲宽度调制指令包括各降压式变压电路的驱动电压值和驱动时长；所述驱动板卡31依次向各降压式变换电路32输出信号强度为所述驱动电压值且信号持续时间为所述驱动时长的驱动信号；在同一时刻，所述驱动板卡31至多向一个降压式变换电路32输出驱动信号。其中，降压式变换电路32可以为Buck电路，驱动板块的型号可以根据需要选择，此处不作限制。

图3为本发明实施例提供的第三种负载模拟装置的结构示意图(图中以功率转换电路30包含4个降压式变换电路为例)。考虑到功率转换电路30的电路结构的简洁性，功率转换电路30中包含的各降压式变换电路可以为Buck交错并联电路，且各降压式变换电路结构与连接关系可以完全相同，以下以各降压式变换电路具有相同的结构和连接关系进行说明。以包含晶体管Q1的降压式变换电路为例，如图3所示，所述降压式变换电路包括晶体管Q1、第一二极管D1、第二二极管D2和电感器L1，其中，所述晶体管Q1的控制端与所述驱动板卡31的输出端相连，所述晶体管Q1的第一端分别与所述保护电路10的输出端以及所述第一二极管D1的阴极相连，所述晶体管Q1的第二端分别与所述第一二极管D1的阳极、所述第二二极管D2的阴极以及所述电感器L1的第一端相连，所述晶体管Q1开启时电流由所述晶体管Q1的第一端流向所述晶体管Q1的第二端；所述第一二极管D1的阴极与所述保护电路10的输出端相连；所述第一二极管D1的阳极分别与所述第二二极管D2的阴极以及所述电感器L1的第一端相连；所述第二二极管D2的阳极分别与负载电阻R1的第二端以及所述电气系统40的供电电压输入端相连，所述第二二极管D2的阴极与所述电感器L1的第一端相连；所述电感器L1的第二端与所述负载电阻R1的第一端相连。

在此，需要说明的是，虽然本实施例只以包含晶体管Q1的降压式变换电路为例对降压式变换电路进行了说明，但是，由于功率变换中的各降压式变换电路为相同的电路，因此，上述对包含晶体管Q1的降压式变换电路的说明同样适用于功率转换电路30中的其他降压式变换电路。

本实施例中，在一个驱动周期内，主控板卡20可以采用PWM调制的方式控制驱动板卡31依次向功率转换电路30各降压式变换电路中晶体管(如Q1、Q2、Q3和Q4)的控制端输入驱动信号，控制各晶体管依次交错导通，即，各晶体管依次导通且在当前导通的晶体管关断后再向下一晶体管的控制端输入驱动信号以驱动下一晶体管导通。在晶体管导通后，保护电路10输出的供电信号依次经过该导通的晶体管以及与该晶体管相连的电感器输入到负载电阻R1，从而使得负载电阻R1两端产生电势差，负载电阻R1开始工作并产生热量。其中，驱动板卡31向各晶体管的控制端输入驱动信号的时间长度和驱动信号的电压值可以相同或不同，考虑到各晶体管的耗损情况，优选的，驱动板卡31可以按照相同的驱动电压值和驱动时长依次向各晶体管输入驱动信号；功率转换电路30中降压式变换电路的数量可以在不损害各晶体管的前提下，根据驱动板卡31驱动周期的周期长度计算获得；降压式变换电路中的各晶体管可以为P型MOS管或N型MOS管，各晶体管的型号可以根据需要选择，举例而言，假设电气系统40向保护电路10输入的供电电压为28V的直流电压且功率转换电路30包含4个降压式变换电路，此时，可以选用100V/100A的MOS管作为开关器件，即MOS管的开关耐压等级为100V，在100℃壳温下的通态电流能力为110A，此外，举例而言，所选用的该晶体管的最大结温可以为175℃，在110A电流下的通态电阻可以为3.9mΩ，导通延时可以为33ns，工作开关频率可以为50kHz。

在技术方案中，主控板卡20可以采用开环控制或闭环控制的方式对降压式变换电路输入到负载电阻R1的工作电信号进行控制。

示例性的，当主控板卡20采用开环控制的方式对负载电阻R1的工作电信号进行控制时，可以预先设置在负载电阻R1的电阻值下负载电阻R1的不同发热功率值与驱动板卡31输入的不同驱动信号之间的对应关系，相应的，主控板卡20在获取到用户设置的待模拟功率值之后，可以首先根据该待模拟功率值查找得到驱动板卡31驱动信号的驱动电压值和每个周期内的总驱动时长(或负载电阻R1工作电信号的占空比)，然后根据该总驱动时长和功率转换电路30中降压式变换电路的数量计算得到各降压式变换电路的驱动时长分量，并根据该驱动电压值和驱动时长分量生成PWM指令，从而基于该PWM指令控制驱动板卡31基于该驱动电压值和驱动时长分量依次对各降压式变换电路进行驱动。

当主控板卡20采用闭环控制的方式对负载电阻R1的工作电信号进行控制时，主控板卡20可以对负载电阻R1的工作电信号进行单闭环控制或双闭环控制，即主控板卡20可以只基于功率转换电路30传输到负载电阻R1的输出电压值(或输出电流值)对负载电阻R1两端的电压(或经过负载电阻R1的电流)进行单闭环控制，也可以同时基于功率转换电路30的输出电压值和输出电流值对负载电阻R1两端的电压和经过负载电阻R1的电流进行双闭环控制，此处不作限制。

为了进一步负载电阻R1的工作电信号的准确性，优选的，主控板卡20可以对负载电阻R1的工作电信号进行双闭环控制。此时，如图3所示，所述功率转换电路30还可以包括第一电流传感器S1和第一电压传感器S2，其中，所述降压式变换电路的电输出端通过所述第一电流传感器S1与所述负载电阻R1相连；所述第一电压传感器S2的第一端分别与所述第一电流传感器S1以及所述负载电阻R1的第一端相连；所述第一电压传感器S2的第二端分别与所述负载电阻R1的第二端、所述降压式变换电路的第二电输入端以及所述电气系统40的供电电压输入端相连；相应的，所述主控板卡20还可以用于获取所述第一电流传感器S1检测到的输出电流值和所述第一电压传感器S2检测到的输出电压值，根据所述输出电流值和所述工作电信号的理论电流值之间的电流差值以及所述输出电压值与所述工作电信号的理论电压值之间的电压差值对所述控制指令进行修正。其中，工作电信号的理论电压值和理论电流值可以预先根据待模拟功率值和负载电阻R1的电阻值计算获得；主控板卡20可以设置有与第一电流传感器S1和第一电压传感器S2连接的数据传输端口。

假设驱动信号的峰值(即驱动电压值)和占空比(即驱动时长与驱动周期时长之间的比值)与功率转换电路30的输出电压值和输出电流值成正比，举例而言，如果功率转换电路30的输出电压值与工作电信号的理论电压值之间的差值(或输出电流值与理论电信号的差值)为正值，即输出电压值大于理论电压值(或输出电流值大于理论电流值)，则主控板卡20可以根据该差值的大小适当减小其PWM指令中携带的驱动电压值和/或驱动时长，并返回检测功率转换电路30的输出电压值和输出电流值的操作；相应的，如果功率转换电路30的输出电压值与工作电信号的理论电压值之间的差值(或输出电流值与理论电信号的差值)为负值，即输出电压值小于理论电压值(或输出电流值小于理论电流值)，则主控板卡20可以根据该差值的大小适当增大其PWM指令中携带的驱动电压值和/或驱动时长，并返回检测功率转换电路30的输出电压值和输出电流值的操作；如果功率转换电路30的输出电压值与工作电信号的理论电压值之间的差值为零(或在设定电压误差范围之内)且功率转换电路30的输出电流值与理论电流值相等(或在设定电流误差范围之内)，则主控板卡20可以基于当前的驱动电压值和驱动电流值生成PWM指令对驱动板卡31进行控制。

此外，以包含晶体管Q1的降压式变换电路为例，当晶体管Q1处于导通状态(即驱动板卡31向晶体管Q1的控制端输入驱动信号)时，电气系统40可以通过保护电路10、晶体管Q1的第一端、晶体管Q1的第二端、电感器L1以及负载电阻R1形成的通路向负载电阻R1提供工作电信号；当晶体管Q1由导通状态切换为关断状态(即驱动板卡31停止向晶体管Q1的控制端输入驱动信号)时，由于电感效应的存在，降压式变换电路中的电感器L1第一端会携带负电荷，电感器L1的第二端会携带负电荷，此时，第二二极管D2导通，电感器L1、负载电阻R1和第二二极管D2形成的通路产生顺时针方向的电流，由于该电流的电流值一般很小，因此在计算负载电阻R1的发热功率时通常可以忽略不计。

在上述方案的中，如图3所示，所述功率转换电路30还可以包括输出电容C1，所述输出电容C1的第一端分别与所述降压式变换电路的电输出端以及所述负载电阻R1的第一端相连，所述输出电容C1的第二端分别与所述负载电阻R1的第二端以及所述电气系统40的供电电压输入端相连。本实施例中，功率转换电路30中可以在输出侧(即负载电阻R1侧)配置输出电容C1，从而可以通过该输出电容C1对功率转换电路30输入到负载电阻R1的工作电信号进行平滑滤波处理，降低负载电阻R1接收到的工作电信号中的噪声，提高负载电阻R1接收到的工作电信号的稳定性。其中，输出电容C1的数量可以根据负载电容的滤波效果灵活设置，当输出电容C1存在多个时，各输出电容C1相互并联。

进一步地，如图3所示，所述功率转换电路30还可以包括输入电容C2，所述输入电容C2的第一端分别与所述保护电路10的输出端以及所述降压式变换电路的第一电输入端相连，所述输入电容C2的第二端分别与所述负载电阻R1的第二端以及所述电气系统40的供电电压输入端相连。本实施例中，功率转换电路30中可以在输入侧(即保护电路10侧)配置输入电容C2，从而可以通过该输入电容C2对保护电路10输入到降压式变换电路的供电信号进行平滑滤波处理，降低降压式变换电路接收到的供电信号中的噪声，提高降压式变换电路接收到的供电信号的稳定性。其中，输入电容C2的数量可以根据负载电容的滤波效果灵活设置，当输入电容C2存在多个时，各输入电容C2相互并联。

在上述方案中，保护电路10的结构可以根据需要设置。可选的，如图4所示，所述保护电路10包括第一熔断器F1、第二熔断器F2、主继电器Rel1、从继电器Rel2和保护电阻R2、第二电流传感器S3和第二电压传感器S4，其中，所述第一熔断器F1的第一端与所述电气系统40的供电电压输出端相连，所述第一熔断器F1的第二端分别与所述第二电压传感器S4的第一端、所述主继电器Rel1的输入端以及所述从继电器Rel2的输入端相连；所述主继电器Rel1的输入端分别与所述第二电压传感器S4的第一端以及所述从继电器Rel2的输入端相连，所述主继电器Rel1的输出端分别与所述第二电流传感器S3的第一端以及所述保护电阻R2的第二端相连；所述从继电器Rel2的输出端与所述保护电阻R2的第一端相连；所述保护电阻R2的第二端与所述第二电流传感器S3的第一端相连；所述第二电流传感器S3的第二端分别与输入电容C2的第一端以及所述降压式变换电路的第一电输入端相连；所述负载电阻R1的第二端、所述降压式变换电路的第二电输入端以及所述输入电容C2的第二端分别通过所述第二熔断器F2与所述电气系统40的供电电压输入端相连。

本实施例中，各器件的型号可以根据需要选择，例如，当负载电阻R1的额定功率为2.8kW、最大电流为100A时，可以选用额定功率为160A的熔断器作为第一熔断器F1，选用额定工作电压为7V～72V、额定电流为160A、最大浪涌电流为470A的继电器作为主继电器Rel1，选用额定电压为100V、额定电流为20A的继电器作为从继电器Rel2，选用霍尔电流峰值为±150A、带宽为0～150kHz的电流传感器作为第二电流传感器S3(或第一电流传感器S1)，选用峰值电压为±900V、带宽为0～66kHz的电压传感器作为第二电压传感器S4(或第一电压传感器S2)。

本实施例中，在负载模拟装置内的电压和/或电流过高时，保护电路10可以主动或基于主控板卡20的控制对功率转换电路30进行保护。例如，当第一熔断器F1在电气系统40输入的供电电压下的产热功率大于第一熔断器F1的最大可承受功率时，第一熔断器F1可以自动熔断，使得负载模拟装置与电气系统40断开连接，从而对负载模拟装置中的其他各电子器件起到保护作用。或者，保护电路10可以通过第二电压传感器S4和第二电流传感器S3实时或按照设定周期检测保护电路10输入到功率转换电路30的供电信号的输入电流值和输入电压值，并将该输入电流值和输入电压值发送给主控板卡20以基于主控板卡20的控制打开或关断主继电器Rel1和从继电器Rel2。相应的，所述主控板卡20还可以用于：获取所述第二电流传感器S3检测到的所述供电信号的输入电流值和所述第二电压传感器S4检测到的所述供电信号的输入电压值；如果所述输入电流值大于电流阈值和/或所述输入电压值大于电压阈值，则关闭所述主继电器Rel1和所述从继电器Rel2。此时，主控板卡20还可以设置有与第二电流传感器S3、第二电压传感器S4、主机电器和从继电器Rel2连接的数据传输端口。

可选的，包括电路中还可以设置有温度传感器，相应的，保护电路10可以通过该温度传感器实时或按照设定周期采集温度传感器所处位置的温度值并将该温度值发送给主控板卡20，主控板卡20判断该温度值是否在设定温度范围之内，如果该温度值在设定的温度范围之内、供电信号的输入电流值小于或等于电流阈值且所述输入电压值小于或等于电压阈值，则控制保护电路10中的继电器继续工作；如果该温度值在设定的温度范围之外，则关闭保护电路10中的主继电器Rel1和从继电器Rel2。此时，主控板卡20还可以设置有与温度传感器连接的数据传输端口。

此外，保护电路10还可以在电气系统40输入供电电压的起始时刻首先通过从继电器Rel2对功率转换电路30中的输入电容C2进行预充电，从而避免输入电容C2在电气系统40输入供电电压的起始时刻因供电电压过大而被击穿。此时，所述主控板卡20还可以用于：在所述电气系统40开始提供供电电压时，打开所述从继电器Rel2为所述输入电容C2充电；在所述输入电容C2充电完成后关闭所述从继电器Rel2、打开所述主继电器Rel1并生成控制指令以控制所述负载电阻R1在所述待模拟功率下工作。

本实施例提供的负载模拟装置，通过保护电路根据点击系统输入的供电电压生成供电信号并将该供电信号传输给功率转换电路；通过主控板卡根据用户设置的待模拟功率确定功率转换电路输出的工作电信号，根据该工作电信号生成功率转换电路的控制指令并将该控制指令发送给功率转换电路；通过功率转换电路根据接收到的控制指令将保护电路传输的供电信号转换为工作电信号，以使负载电阻在该工作电信号下工作时的发热功率等于用户输入的待模拟功率。本实施例通过采用上述技术方案，可以提高多电飞机恒功率负载的可替代性，缩短多电飞机电气系统的设计周期。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种负载模拟装置，其特征在于，用于多电飞机电气系统的集成实验，所述负载模拟装置包括：保护电路、主控板卡、功率转换电路和负载电阻，

所述保护电路的输入端与所述电气系统的供电电压输出端相连，所述保护电路用于根据所述供电电压生成供电信号的输出端与所述功率转换电路的电输入端相连，所述供电信号的输入电压值小于等于电压阈值，所述供电信号的输入电流值小于等于电流阈值；

所述主控板卡的输入端与上位机用于发送用户设置的待模拟功率的输出端相连，所述主控板卡根据所述待模拟功率确定所述功率转换电路输出的工作电信号，并根据所述工作电信号生成所述功率转换电路的控制指令，所述主控板卡用于输出所述控制指令的输出端与所述功率转换电路的指令输入端相连；

所述功率转换电路根据所述控制指令将所述供电信号转换为所述工作电信号，所述功率转换电路用于输出所述工作电信号的电输出端与所述负载电阻的第一端相连；

所述负载电阻的第二端与所述电气系统的供电电压输入端相连，所述负载电阻在所述工作电信号下工作，所述负载电阻的发热功率等于所述待模拟功率；

其中，所述功率转换电路包括驱动板卡和至少一个降压式变换电路，

所述驱动板卡的输入端与所述主控板卡的输出端相连，所述驱动板卡根据所述控制指令生成用于驱动降压式变换电路的驱动信号以将所述供电信号转换为所述工作电信号，所述驱动板卡用于输出所述驱动信号的输出端与降压式变换电路的指令输入端相连；

所述降压式变换电路用于存在驱动信号时导通的第一电输入端与所述保护电路的输出端相连，所述降压式变换电路用于输出构成所述工作电信号的子信号的电输出端与所述负载电阻的第一端相连，所述降压式变换电路用于未存在相应的驱动信号时导通的第二电输入端分别与所述负载电阻的第二端以及所述电气系统的供电电压输入端相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述降压式变换电路包括晶体管、第一二极管、第二二极管和电感器，其中，

所述晶体管的控制端与所述驱动板卡的输出端相连，所述晶体管的第一端分别与所述保护电路的输出端以及所述第一二极管的阴极相连，所述晶体管的第二端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极以及所述电感器的第一端相连，所述晶体管开启时电流由所述晶体管的第一端流向所述晶体管的第二端；

所述第一二极管的阴极与所述保护电路的输出端相连；所述第一二极管的阳极分别与所述第二二极管的阴极以及所述电感器的第一端相连；

所述第二二极管的阳极分别与负载电阻的第二端以及所述电气系统的供电电压输入端相连，所述第二二极管的阴极与所述电感器的第一端相连；

所述电感器的第二端与所述负载电阻的第一端相连。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制指令为脉冲宽度调制指令，所述脉冲宽度调制指令包括各降压式变压电路的驱动电压值和驱动时长；

所述驱动板卡依次向各降压式变换电路输出信号强度为所述驱动电压值且信号持续时间为所述驱动时长的驱动信号；在同一时刻，所述驱动板卡至多向一个降压式变换电路输出驱动信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率转换电路还包括第一电流传感器和第一电压传感器，其中，

所述降压式变换电路的电输出端通过所述第一电流传感器与所述负载电阻相连；

所述第一电压传感器的第一端分别与所述第一电流传感器以及所述负载电阻的第一端相连；所述第一电压传感器的第二端分别与所述负载电阻的第二端、所述降压式变换电路的第二电输入端以及所述电气系统的供电电压输入端相连；

相应的，所述主控板卡还用于获取所述第一电流传感器检测到的输出电流值和所述第一电压传感器检测到的输出电压值，根据所述输出电流值和所述工作电信号的理论电流值之间的电流差值以及所述输出电压值与所述工作电信号的理论电压值之间的电压差值对所述控制指令进行修正。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率转换电路还包括输出电容，所述输出电容的第一端分别与所述降压式变换电路的电输出端以及所述负载电阻的第一端相连，所述输出电容的第二端分别与所述负载电阻的第二端以及所述电气系统的供电电压输入端相连。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率转换电路还包括输入电容，所述输入电容的第一端分别与所述保护电路的输出端以及所述降压式变换电路的第一电输入端相连，所述输入电容的第二端分别与所述负载电阻的第二端以及所述电气系统的供电电压输入端相连。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述保护电路包括第一熔断器、第二熔断器、主继电器、从继电器和保护电阻、第二电流传感器和第二电压传感器，其中，

所述第一熔断器的第一端与所述电气系统的供电电压输出端相连，所述第一熔断器的第二端分别与所述第二电压传感器的第一端、所述主继电器的输入端以及所述从继电器的输入端相连；

所述主继电器的输入端分别与所述第二电压传感器的第一端以及所述从继电器的输入端相连，所述主继电器的输出端分别与所述第二电流传感器的第一端以及所述保护电阻的第二端相连；

所述从继电器的输出端与所述保护电阻的第一端相连；

所述保护电阻的第二端与所述第二电流传感器的第一端相连；

所述第二电流传感器的第二端分别与输入电容的第一端以及所述降压式变换电路的第一电输入端相连；

所述负载电阻的第二端、所述降压式变换电路的第二电输入端以及所述输入电容的第二端分别通过所述第二熔断器与所述电气系统的供电电压输入端相连。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述主控板卡还用于：

在所述电气系统开始提供供电电压时，打开所述从继电器为所述输入电容充电；在所述输入电容充电完成后关闭所述从继电器、打开所述主继电器并生成控制指令以控制所述负载电阻在所述待模拟功率下工作。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述主控板卡还用于：

获取所述第二电流传感器检测到的所述供电信号的输入电流值和所述第二电压传感器检测到的所述供电信号的输入电压值；如果所述输入电流值大于电流阈值和/或所述输入电压值大于电压阈值，则关闭所述主继电器和所述从继电器。

Images