CN109270387B - 基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置 - Google Patents

基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109270387B
CN109270387B CN201811464237.XA CN201811464237A CN109270387B CN 109270387 B CN109270387 B CN 109270387B CN 201811464237 A CN201811464237 A CN 201811464237A CN 109270387 B CN109270387 B CN 109270387B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
test
input end
acquisition module
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811464237.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109270387A (zh
Inventor
杜太行
孙曙光
刘旭林
江春冬
郝立林
纪学玲
王佳兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN201811464237.XA priority Critical patent/CN109270387B/zh
Publication of CN109270387A publication Critical patent/CN109270387A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109270387B publication Critical patent/CN109270387B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

本发明为一种基于交流固态负载的低压电器电寿命试验装置。该装置包括测控柜和交流固态负载柜；所述的测控柜的组成包括工控机、数据采集卡、控制电路、试品电压采集模块和回路电流采集模块；工控机连接数据采集卡；控制电路、试品电压采集模块、回路电流采集模块分别和数据采集卡相连；试品电压采集模块的输入端连接试品触点两端，该模块的输出端连接数据采集卡的AD输入端；回路电流采集模块的输入为试品试验电流，输出端连接数据采集卡AD输入端；所述的交流固态负载柜包括试品试验电流发生单元、能量回馈单元。本发明可以产生任意形状的试验电流，更加契合控制实际负载，克服了传统试验电流变化受限的缺点。

Description

基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置
技术领域
本发明涉及电寿命试验、电力电子领域，具体设计了基于交流固态负载的低压电器电寿命试验装置，利用电力电子技术设计了交流固态模拟负载。
背景技术
在交流低压电器产品进行电寿命试验时，为模拟其实际控制的负载，通常采用电阻器、电感器的组合来实现阻性、阻感性的试验负载，这个试验负载被称为模拟负载。传统负载存在以下几个方面的问题：一是体积庞大、造价高。传统模拟负载为了满足多规格试品试验要求，增强设备通用性，模拟负载需要设计成多段电阻、电感串并联组成来满足调节要求。即使采用优化设计，避免不了体积大，造价高的缺点，此外对于传统负载其电流调节有级性不能避免的，存在调节误差。二是能耗大。由于采用能耗型元件进行试验，有功损耗过大，尤其当装置功率等级较大时，大量的电能以热能的方式浪费掉，还可能导致试验场所温度过高，需要外加降温设备如空调、风扇等，又增加了功率损耗。
目前，低压电器电寿命试验装置如在《交流接触器电寿命试验装置》中，以及在《接触器电寿命试验系统以及关键技术研究》中，采用电源柜为低压电器试品提供试验电压；负载柜通过调节可调电阻与电感，实现电流、功率因数的调节。目前暂无利用电力电子技术的交流固态负载实现低压电器电寿命试验的装置，本发明利用电力电子技术，设计了基于交流固态负载的低压电器电寿命试验装置。
发明内容
本发明针对低压电器电寿命试验装置中采用可调电阻、电感模拟负载的不足，提出了一种基于电力电子技术的交流固态模拟负载，代替了阻感负载。本发明交流固态模拟负载包括试品试验电流发生单元以及能量回馈单元，利用试品试验电流发生单元实现试验电压、电流以及功率因数的调节，具有很好的通用性和灵活性，满足不同规格试品的试验需求，降低了试验成本及设备空间；利用能量回馈单元实现能量回馈，降低了试验用电损耗，实现节能。同时本发明设计了试品触点电压、电流采集回路，对试品触点端电压、试品触点试验电流的有效检测，实时判断试品触点动作状态，以控制在动作过程中流经试品触点的电流，更真实地模拟实际情况，同时保护试验装置；同时装置可以产生任意形状的试验电流，更加契合控制实际负载，克服了传统试验电流设置单一，变化受限的缺点。
本发明解决该技术问题所采取的技术方案是：
一种基于交流固态负载的低压电器电寿命试验装置，该装置包括测控柜和交流固态负载柜；
所述的测控柜的组成包括工控机、数据采集卡、控制电路、试品电压采集模块和回路电流采集模块；
其中，工控机连接数据采集卡；控制电路、试品电压采集模块、回路电流采集模块分别和数据采集卡相连；其中，试品电压采集模块的输入端连接试品触点两端，该模块的输出端连接数据采集卡的AD输入端；回路电流采集模块的输入为试品试验电流，输出端连接数据采集卡AD输入端；控制电路的输入端连接数据采集卡I/O输出端，输出端连接试品线圈控制输入端；
所述的交流固态负载柜包括试品试验电流发生单元、能量回馈单元；
其中，试品试验电流发生单元的输入端外接电源，输出端连接能量回馈单元输入端，能量回馈单元的输出端连接试验电流发生单元的输入端；试品试验电流发生单元的通信端口与工控机的串口连接；试品试验电流发生单元的试品连接端口连接到试品两端。
所述的试品试验电流发生单元的组成包括交流固态继电器SSR，单相调压器T1，功率电阻R1、R2、R3、R4，N沟道IGBT单管Q1，电感L1、L2、L3，铝电解质电容C，电流传感器CT1，交流接触器KM1、KM2，单相不控整流电路，锁相模块，第一电流采集模块，第一电压采集模块，第二电压采集模块，第三电压采集模块，电压信号调理模块，第一控制器，液晶屏，单相可控整流电路，第一光耦隔离驱动电路；
其中，单相调压器T1的输入端依次经过能量回馈单元中的电流传感器CT2和断路器QF外接电源，单相调压器T1输出端经过交流接触器KM1后并联功率电阻R1；功率电阻R1的一端连接试品一端，另一端连接单相可控整流电路交流侧B端；交流固态继电器SSR与电感L1并联，电感L1的一端经过电感L2连接单相可控整流电路交流侧A端，电感L1另一端连接功率电阻R2的一端以及经过电流传感器CT1连接试品的另一端，功率电阻R2的另一端连接单相可控整流电路交流侧B端；交流接触器KM2与功率电阻R3并联，功率电阻R3的一端连接单相可控整流电路直流侧正端，另一端公共端连接铝电解质电容C的正极，铝电解质电容C的负极连接单相可控整流电路直流侧负端；N沟道IGBT单管Q1与功率电阻R4串联，功率电阻R4一端连接N沟道IGBT单管Q1的发射极，另一端连接单相可控整流电路直流侧负端，N沟道IGBT单管Q1的集电极连接单相可控整流电路直流侧正端；单相不控整流电路的交流侧输入端A端经过电感L3连接单相调压器T1的输出端一端，B端连接单相调压器T1输出端的另一端；单相不控整流电路的直流侧输出端的连接单相可控整流电路直流输出端；第一电压采集模块输入端连接单相调压器T1输出端，输出端分别连接锁相模块输入端以及电压信号调理模块输入端，锁相模块输出端连接第一控制器的捕获端口，电压信号调理模块输出端连接第一控制器电压信号输入端；第二电压采集模块输入端连接单相可控整流电路直流侧，输出端连接第一控制器电压信号输入端；电流传感器CT1输出端连接第一电流采集模块输入端，第一电流采集模块输出端连接第一控制器电流信号输入端；第一光耦隔离驱动电路输入端连接第一控制器的PWM信号输出端，输出端连接单相可控整流电路驱动输入端；第三电压采集模块输入端连接试品触点两端，输出端连接第一控制器电压信号输入端；液晶屏与第一控制器相连。
所述能量回馈单元的组成包括电感L4，电流传感器CT2、CT3，交流接触器KM3，单相逆变电路，第二电流采集模块，第三电流采集模块，第二光耦隔离驱动电路，第二控制器；
其中，单相逆变电路交流侧A端依次经过电感L4、电流传感器CT3、交流接触器KM3以及电流传感器CT2连接单相调压器T1输入端的一端，单相逆变电路交流侧B端经过交流接触器KM3连接单相调压器T1输入端的另一端；第三电流采集模块输入端连接电流传感器CT3输出端，输出端连接第二控制器电流信号输入端；电流传感器CT2串接在电源与单相调压器T1输入端之间，采集单相调压器T1输入端电流，电流传感器CT2输出端连接第二电流采集模块输入端，第二电流采集模块输出端连接第二控制器电流信号输入端；第二光耦隔离驱动电路输入端连接第二控制器的PWM信号输出端，输出端连接单相逆变电路驱动输入端。
本发明的实质性特点为：
当前低压电器电寿命实验中，通常采用的是电阻电感组成负载柜模拟负载。本发明设计了交流固态负载柜，代替了低压电器电寿命试验装置中由电阻电感组成的负载柜，利用试验电流发生单元控制电压、电流及功率因数，模拟不同规格试品的试验，能量回馈单元实现能量回馈，节能。
本发明的有益效果是：本发明具有很好的通用性和灵活性：
1、本发明中交流固态负载中的试品试验电流发生单元采用电力电子技术代替了传统的阻感负载，实现了110V-270V的试验电压调节、5A-150A的试验电流幅值连续调节以及试验电压与试验电流的功率因数在0.4-1.0之间调节，可满足不同规格试品的试验需求，同时节省了设备空间并降低了成本。
2、本发明中交流固态负载可以按照设定要求，控制实现在触点接通过程中电流的大小与形状的变化，更真实地模拟实际情况。
3、本发明中实现了试验过程中对触点端电压、回路电流等参数的有效测量。
4、交流固态负载能够实时监测试品的触点端电压、试验电流，判断试品触点动作状态，保护装置的安全。
5、本发明中利用能量回馈单元能够实现能量回馈，节约试验用电损耗，实现节能。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意框图；
图2是本发明装置的交流固态负载柜电路连接图；
图3是本发明装置的测控柜控制流程图；
图4是本发明装置的交流固态负载柜控制流程图；
图5是本发明装置的放电电路控制流程图；
具体实施方式
本发明基于交流固态负载的低压电器电寿命试验装置整体结构如图1所示示意，包括测控柜和交流固态负载柜；
所述的测控柜的组成包括工控机(1)、数据采集卡(2)、控制电路(3)、试品电压采集模块(4)、回路电流采集模块(5)；
如图1所示，测控柜各部分连接关系为：工控机(1)连接数据采集卡(2)；控制电路(3)、试品电压采集模块(4)、回路电流采集模块(5)分别和数据采集卡(2)相连；其中，试品电压采集模块(4)的输入端连接试品触点两端，该模块的输出端连接数据采集卡(2)的AD输入端；回路电流采集模块(5)的输入为试品试验电流，输出端连接数据采集卡(2)AD输入端；控制电路(3)的输入端连接数据采集卡(2)I/O输出端，输出端连接试品线圈控制输入端。
本发明中，工控机(1)采用研华公司的610H型工控机；数据采集卡(2)采用研华公司的PCI-1712型数据采集卡；控制电路(3)采用美格尔公司的JGX-1FA型固态继电器；试品电压采集模块(4)中的电压传感器采用北京森社公司的闭环霍尔电压传感器CHV-25P/600；回路电流采集模块(5)中的电流传感器采用北京森社公司的闭环霍尔电流传感器CHB-300SF。
本发明使用LabVIEW环境，实现试验参数设置、失效参数设置、试验调试、试验运行、信号的采集与输出、数据计算处理与保存功能，其中失效参数包括触点分断端电压门限值Vmax、触点闭合端压降门限值Vmin、允许总失效的次数P、允许连续失效次数Q；通过数据采集卡(2)和采用固态继电器的控制电路连接，实现对试品触点闭合、分断的控制；通过数据采集卡(2)与试品电压采集模块(4)及回路电流采集模块(5)对试品触点的端电压、试验电流进行实时采集。当工控机(1)与交流固态负载柜通讯成功时，LabVIEW平台界面显示“通讯成功”，反之显示“通讯失败”；通讯成功时，LabVIEW平台对交流固态负载柜的试验次数N、试验频率F、通断占空比D、试验电压U、试验电流给定I(t)、功率因数直流母线电压门限值Umin、Umax等参数进行设置，通过工控机(1)串口将参数发送至交流固态负载柜。试验电流给定I(t)可以根据不同的要求设置大小与形状。当工作时，工控机(1)LabVIEW平台发出试品触点闭合、分断指令，试品完成相应操作，同时对试品触点端电压、试品试验电流信号通过数据采集卡(2)进行采集，工控机(1)完成采集数据的处理、存储及显示，在电寿命试验过程中会将处理后的数据与通过失效参数设置中设置的触点分断端电压门限值Vmax、触点闭合端电压门限值Vmin进行比较，当分断时试品端电压小于触点分断端电压门限值Vmax，判断试品发生分断失效；当闭合时试品端电压大于触点闭合端电压门限值Vmin，判断试品发生闭合失效，超过允许总失效次数P或者允许连续失效的次数Q，关断交流接触器KM1，停止试验。
所述的交流固态负载柜的组成包括试品试验电流发生单元(7)、能量回馈单元(8)。
如图1所示，交流固态负载柜各部分连接关系为：试品试验电流发生单元(7)的输入端外接电源，输出端连接能量回馈单元(8)输入端，能量回馈单元(8)的输出端连接试验电流发生单元(7)的输入端；试品试验电流发生单元(7)的通信端口与工控机的串口连接；试品试验电流发生单元(7)的试品连接端口连接到试品两端。
所述的试品试验电流发生单元(7)的组成包括交流固态继电器SSR，单相调压器T1，功率电阻R1、R2、R3、R4，N沟道IGBT单管Q1，电感L1、L2、L3，铝电解质电容C，电流传感器CT1，交流接触器KM1、KM2，单相不控整流电路，锁相模块，第一电流采集模块1，第一电压采集模块1，第二电压采集模块2，第三电压采集模块3，电压信号调理模块，第一控制器1，液晶屏，单相可控整流电路，第一光耦隔离驱动电路1。
如图2所示，试品试验电流发生单元各部分连接关系为：单相调压器T1的输入端依次经过能量回馈单元(8)中的电流传感器CT2和断路器QF外接电源，单相调压器T1输出端经过交流接触器KM1后并联功率电阻R1；功率电阻R1的一端连接试品一端，另一端连接单相可控整流电路交流侧B端；交流固态继电器SSR与电感L1并联，电感L1的一端经过电感L2连接单相可控整流电路交流侧A端，电感L1另一端连接功率电阻R2的一端以及经过电流传感器CT1连接试品的另一端，功率电阻R2的另一端连接单相可控整流电路交流侧B端；交流接触器KM2与功率电阻R3并联，功率电阻R3的一端连接单相可控整流电路直流侧正端，另一端公共端连接铝电解质电容C的正极，铝电解质电容C的负极连接单相可控整流电路直流侧负端；N沟道IGBT单管Q1与功率电阻R4串联，功率电阻R4一端连接N沟道IGBT单管Q1的发射极，另一端连接单相可控整流电路直流侧负端，N沟道IGBT单管Q1的集电极连接单相可控整流电路直流侧正端；单相不控整流电路的交流侧输入端A端经过电感L3连接单相调压器T1的输出端一端，B端连接单相调压器T1输出端的另一端；单相不控整流电路的直流侧输出端的连接单相可控整流电路直流输出端；第一电压采集模块1输入端连接单相调压器T1输出端，输出端分别连接锁相模块输入端以及电压信号调理模块输入端，锁相模块输出端连接第一控制器1的捕获端口，电压信号调理模块输出端连接第一控制器1电压信号输入端；第二电压采集模块2输入端连接单相可控整流电路直流侧，输出端连接第一控制器1电压信号输入端；；电流传感器CT1输出端连接第一电流采集模块1输入端，第一电流采集模块1输出端连接第一控制器1电流信号输入端；第一光耦隔离驱动电路1输入端连接第一控制器1的PWM信号输出端，输出端连接单相可控整流电路驱动输入端；第三电压采集模块3输入端连接试品触点两端，输出端连接第一控制器1电压信号输入端；液晶屏与第一控制器1相连。
本发明中，电流传感器采用北京森社公司的闭环霍尔电流传感器CHB-300SF，电压传感器采用北京森社公司的闭环霍尔电压传感器CHV-25P/600，单相可控整流电路中IGBT模块采用英飞凌公司的FF300R12ME3模块及其对应的驱动模块2SP0115T2B0-12，交流固态继电器采用上海越慧电子科技有限公司的SSR-H380D240P，第一控制器1采用DSP型号为TMS320F28335，液晶屏采用武汉中显的SDWe070C06T型；所述的锁相模块、电压采集模块、电流采集模块、光耦隔离驱动电路也均为公知电路器件。
所述的试验电流发生单元(7)的功能：控制试品试验电压、电流及功率因数。在启动试验电流发生单元(7)之前，第一控制器1与工控机(1)通过串口进行通讯，接收到试验频率F、试验电压U、试验电流给定I(t)、功率因数直流母线电压门限值Umin、Umax。根据试验电压U，将单相调压器T1输出电压调至U，闭合断路器QF。第一控制器1根据接收到的试验电流给定I(t)指令进行分析，在试品试验电流发生单元运行过程中，根据试验电流给定I(t)的实时值大小，控制交流固态继电器SSR分断或导通，以选取不同的电感值，有利于对试验电流进行有效控制。为了减小铝电解质电容C在上电时刻的电流冲击，在启动试品试验电流发生单元前，第一控制器1控制交流接触器KM2断开，之后闭合交流接触器KM1，通过单相不控整流电路对铝电解质电容C进行充电，功率电阻R1保护铝电解质电容C，减小铝电解质电容C在充电过程中的冲击，在铝电解质电容C预充电完成后，闭合交流接触器KM2，试品试验电流发生单元(7)等待启动。
由第三电压采集模块3、功率电阻R2、单相调压器T1组成的试品触点端电压采集电路采集试品触点端电压，由电流传感器CT1以及第一电流采集模块1组成的试品试验电流采集电路采集试品试验电流。在试品触点闭合时，功率电阻R2，单相调压器T1、试品触点形成闭合回路；若无功率电阻R2，无法形成闭合回路，试品触点无电流，不能实现对试品触点电压的有效测量。在试品分断时，功率电阻R1释放单相调压器T1二次侧电感电能，功率电阻R2释放电感L1、L2电能，有效抑制试品分断瞬间试品触点端电压冲击，若无功率电阻R2，试品触点端电压为单相调压器T1与单相可控整流电路交流侧A端之间的电压，而试品分断时端电压应为试验电压，加功率电阻R2，则试品触点端电压为单相调压器T1输出电压。因此试品触点端电压采集电路能够正确采集试品触点端电压，实现对试品触点电压的有效测量。
在试验电流的控制中，试品试验电流发生单元的试验电流参考值的幅值为A，试验电流参考值的相位是第一控制器1根据功率因数的设定值计算出试验电压与试验电流的相位差试验电流参考值的频率为50Hz，单个周期的试验电流实时参考值为(n为整数)，其中ΔT＝0.0001s为控制周期，同时也是PWM调节周期。第一控制器1通过试品触点端电压采集电路采集试品触点端电压以及试品试验电流采集电路采集试品试验电流，实时计算试品触点的等效电阻R，触点正常闭合时R为一极小值，触点正常分断时R为一极大值，据此值大小可实时判断触点的闭合与分断状态，结合等效电阻R，以及试验电压幅值U0与试验电流给定I(t)的比值，可实时分析试验回路等效阻抗，进而将试验电压幅值与试验回路等效阻抗的比值赋值给试验电流参考值的幅值A，以更好的模拟实际情况；第一控制器1通过电压传感器、锁相电路检测到试验电压正向过零点，当检测正向过零点时，试验电流参考值的n置0，此后不断调整试验电流参考实时值，通过由单相调压器T1、试品、电流传感器CT1、第一电流采集模块1、第一控制器1、单相可控整流电路组成的电流环1将测得的流经试品触点的电流反馈值与试验电流参考实时值进行比较，不断调整输出PWM波占空比，通过第一光耦隔离驱动电路1控制单相可控整流电路的交流侧电压值，使得流经试品触点的电流实时值与试验电流参考实时值相同，即在试品触点正常闭合时流经试品触点的电流幅值为试验电流给定值I(t)，在试品触点正常分断时，流经试品触点的电流为一很小值，接近于0；综上从而实现试验电流幅值可依据参考值的幅值A的大小动态连续调节以及试验电压与试验电流的功率因数可调。
上述试验电流实时调整控制过程中，如发生分断失效，严重时试品触点会发生粘连而分不开，此时测得电阻值很小，根据上述判定机制，此时判断试品触点闭合，流经试品触点的电流基本为试验电流流给定值I(t)，但此时工控机(1)通过失效判断机制，在分断时不断判断试品分断失效，当失效次数超过允许总失效次数P或者允许连续失效的次数Q时，控制交流接触器KM1断开，以避免试品长期通电，保护试验设备。
所述的N沟道IGBT单管Q1，功率电阻R4组成放电电路，其功能是将直流母线电压稳定在设定范围，保证电流模拟的准确性。第一控制器1通过第二电压采集模块2对直流母线电压进行监测，当直流母线电容达到电压设定区域上限值Umax时，第一控制器1输出高电平控制N沟道IGBT单管Q1导通，直流母线电容通过耗能功率电阻R4回路进行放电；当直流母线电容达到电压设定区域下限值Umin时，第一控制器1输出低电平控制N沟道IGBT单管Q2分断，分断放电回路，从而保证直流母线电压始终保持在设定区域内。
所述能量回馈单元8的组成包括电感L4，电流传感器CT2、CT3，交流接触器KM3，单相逆变电路，第二电流采集模块2，第三电流采集模块3，第二光耦隔离驱动电路2，第二控制器2。
各部分连接关系为：单相逆变电路交流侧A端依次经过电感L4、电流传感器CT3、交流接触器KM3以及电流传感器CT2连接单相调压器T1输入端的一端，单相逆变电路交流侧B端经过交流接触器KM3连接单相调压器T1输入端的另一端；第三电流采集模块3输入端连接电流传感器CT3输出端，输出端连接第二控制器2电流信号输入端；电流传感器CT2串接在电源与单相调压器T1输入端之间，采集单相调压器T1输入端电流，电流传感器CT2输出端连接第二电流采集模块2输入端，第二电流采集模块2输出端连接第二控制器2电流信号输入端；第二光耦隔离驱动电路2输入端连接第二控制器2的PWM信号输出端，输出端连接单相逆变电路驱动输入端。
本发明中能量回馈单元中采用的电流传感器CT2、CT3，第二电流采集模块2，第三电流采集模块3，第二控制器2与试验电流发生单元(7)采用的模块相同，不再累述；单相逆变电路中IGBT模块采用英飞凌公司的FF300R12ME3模块及其对应的驱动模块2SP0115T2B0-12。电流传感器CT2、第二电流采集模块2、第二控制器2、单相逆变电路组成电流环2；电流传感器CT3、第三电流采集模块3、第二控制器2、单相逆变电路组成电流环3。交流固态负载柜启动时，闭合交流接触器KM3，启动能量回馈单元，第二控制器2将电流环2采集的电流作为给定值，第二控制器2根据电流环3反馈值与电流环2的给定值进行比较，不断调整输出PWM波占空比，通过第二光耦隔离驱动电路2控制单相逆变电路，控制单相逆变电路输出电流与单相调压器T1输入端电流相位一致，将试品试验电流发生单元中直流母线电容的能量回馈到单相调压器T1输入端，试品试验电流发生单元所需的能量由电网及能量回馈单元提供，实现了能量回馈，大大降低了低压电器电寿命试验中的用电损耗。当交流固态负载柜停止运行时，能量回馈单元停止运行。
如图3所示，本发明基于交流固态负载的低压电器电寿命试验装置的测控柜控制流程：
开始→试验参数设置→向试品试验电流发生单元发送指令→判断是否通讯成功？
否→向试品试验电流发生单元发送指令→判断是否通讯成功？
是→判断是否开始试验？
否→判断是否开始试验？
是→AD启动采集→试品动作→测得电压电流→计算试验参数→判断试品是否发生P次失效或是否连续发生Q次失效或是否停止试验？
否→试品动作→测得电压电流→计算试验参数→判断试品是否发生P次失效或是否连续发生Q次失效或是否停止试验？
是→结束
本发明装置为了减小交流固态负载柜上电时对铝电解质电容C冲击，保持电流模拟的准确性，在启动试品试验电流发生单元之前，先通过单相不控整流电路对直流母线上的铝电解质电容C进行充电。如图4所示，交流固态负载柜控制流程：
开始上电→预充电→预充电完成，等待启动指令→启动试品试验电流发生单元以及能量回馈单元→采集试品电压电流→判断试品是否闭合？
否→判断试品是否闭合？
是→试验电流值I赋值给试验电流给定值的幅值A→判断试品是否分断？
否→判断试品是否分断？
是→计算得到的电流值赋值给试验电流给定值的幅值A→判断试品是否闭合？
如图5所示，本发明装置中固态负载柜放电电路控制流程：
开始→Q1关断，直流母线电容储能→直流母线电压是否大于工作电压上限值？
否→直流母线电压是否大于工作电压上限值？
是→Q1导通，电阻R3放电→直流母线电压是否小于工作电压上限值？
否→直流母线电压是否小于工作电压上限值？
是→Q1关断，直流母线电容储能→直流母线电压是否大于工作电压上限值？
本发明涉及的协议或软件均为公知技术。
实施例1
按照以上所述的控制流程图以及本发明装置进行交流继电器的电寿命试验：选取交流继电器试品，交流继电器额定电压为220V，额定电流为10A；打开工控机LabVIEW操作平台，根据交流继电器电压参数设置试验频率1800次/h，通断占空比50％，试品电压为220V，试验电流给定值I(t)：冲击电流为50A、冲击电流时间250ms，额定电流为10A、额定电流时间为750ms，功率因数为0.7，直流母线电压为400V-410V；调节单相调压器T1至220V；交流固态负载柜通电，预充电完成，等待启动指令，能量回馈单元启动运行；LabVIEW操作平台点击确定后，将设置的参数信息通过串口发送到交流固态负载柜；设置成功，点击开始试验，试品试验电流发生单元以及能量回馈单元启动运行，工控机控制试品闭合，第一控制器1判断试品闭合，将I(t)赋值给试验电流参考值的幅值A；工控机控制试品分断，第一控制器1判断试品分断，试验电流参考值的幅值A为一很小值，接近于0。通过LabVIEW操作平台可观察到试品触点端电压、试品试验电流、电网电压电流的实际波形及数值；点击停止试验，交流固态负载柜停止运行，等待直流母线电容放电结束，关闭交流固态负载柜，完成试验。本装置也可通过触摸屏设置试验电压、试验电流、功率因数等相关参数，同时观察系统运行时直流母线电压、回馈电流、单相变压器输入电流等参数的实际值。
结果：本装置在运行过程中，通过工控机LabVIEW操作平台，控制试品的闭合、分断，对交流固态负载柜参数设置，通过LabVIEW操作平台实时观察到模拟过程中试品相关参数以及电压电流波形。交流固态负载柜根据参数的设置，完成了交流固态负载的启动，馈能，停止等操作，通过LabVIEW界面观察，试品电压为220V，试品试验电流为9.4A，冲击电流为51A，功率因数为0.69；通过LabVIEW波形观察，试品触点端电压、试品试验电流波形模拟效果好，很好的完成了电流冲击的模拟；节约能耗71.2％。通过试验验证，本装置完成了基于交流固态负载的低压电器电寿命试验。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (2)

1.一种基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置，其特征为该装置包括测控柜和交流固态负载柜；
所述的测控柜的组成包括工控机、数据采集卡、控制电路、试品电压采集模块和回路电流采集模块；
其中，工控机连接数据采集卡；控制电路、试品电压采集模块、回路电流采集模块分别和数据采集卡相连；其中，试品电压采集模块的输入端连接试品触点两端，该模块的输出端连接数据采集卡的AD输入端；回路电流采集模块的输入为试品试验电流，输出端连接数据采集卡AD输入端；控制电路的输入端连接数据采集卡I/O输出端，输出端连接试品线圈控制输入端；
所述的交流固态负载柜包括试品试验电流发生单元、能量回馈单元；
其中，试品试验电流发生单元的输入端外接电源，输出端连接能量回馈单元输入端，能量回馈单元的输出端连接试验电流发生单元的输入端；试品试验电流发生单元的通信端口与工控机的串口连接；试品试验电流发生单元的试品连接端口连接到试品两端；
所述的试品试验电流发生单元的组成包括交流固态继电器SSR，单相调压器T1，功率电阻R1、R2、R3、R4，N沟道IGBT单管Q1，电感L1、L2、L3，铝电解质电容C，电流传感器CT1，交流接触器KM1、KM2，单相不控整流电路，锁相模块，第一电流采集模块，第一电压采集模块，第二电压采集模块，第三电压采集模块，电压信号调理模块，第一控制器，液晶屏，单相可控整流电路，第一光耦隔离驱动电路；
所述能量回馈单元的组成包括电感L4，电流传感器CT2、CT3，交流接触器KM3，单相逆变电路，第二电流采集模块，第三电流采集模块，第二光耦隔离驱动电路，第二控制器；
其中，单相逆变电路交流侧A端依次经过电感L4、电流传感器CT3、交流接触器KM3以及电流传感器CT2连接单相调压器T1输入端的一端，单相逆变电路交流侧B端经过交流接触器KM3连接单相调压器T1输入端的另一端；第三电流采集模块输入端连接电流传感器CT3输出端，输出端连接第二控制器电流信号输入端；电流传感器CT2串接在电源与单相调压器T1输入端之间，采集单相调压器T1输入端电流，电流传感器CT2输出端连接第二电流采集模块输入端，第二电流采集模块输出端连接第二控制器电流信号输入端；第二光耦隔离驱动电路输入端连接第二控制器的PWM信号输出端，输出端连接单相逆变电路驱动输入端。
2.如权利要求1所述的基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置，其特征为：
单相调压器T1的输入端依次经过能量回馈单元中的电流传感器CT2和断路器QF外接电源，单相调压器T1输出端经过交流接触器KM1后并联功率电阻R1；功率电阻R1的一端连接试品一端，另一端连接单相可控整流电路交流侧B端；交流固态继电器SSR与电感L1并联，电感L1的一端经过电感L2连接单相可控整流电路交流侧A端，电感L1另一端连接功率电阻R2的一端以及经过电流传感器CT1连接试品的另一端，功率电阻R2的另一端连接单相可控整流电路交流侧B端；交流接触器KM2与功率电阻R3并联，功率电阻R3的一端连接单相可控整流电路直流侧正端，另一端公共端连接铝电解质电容C的正极，铝电解质电容C的负极连接单相可控整流电路直流侧负端；N沟道IGBT单管Q1与功率电阻R4串联，功率电阻R4一端连接N沟道IGBT单管Q1的发射极，另一端连接单相可控整流电路直流侧负端，N沟道IGBT单管Q1的集电极连接单相可控整流电路直流侧正端；单相不控整流电路的交流侧输入端A端经过电感L3连接单相调压器T1的输出端一端，B端连接单相调压器T1输出端的另一端；单相不控整流电路的直流侧输出端的连接单相可控整流电路直流输出端；第一电压采集模块输入端连接单相调压器T1输出端，输出端分别连接锁相模块输入端以及电压信号调理模块输入端，锁相模块输出端连接第一控制器的捕获端口，电压信号调理模块输出端连接第一控制器电压信号输入端；第二电压采集模块输入端连接单相可控整流电路直流侧，输出端连接第一控制器电压信号输入端；电流传感器CT1输出端连接第一电流采集模块输入端，第一电流采集模块输出端连接第一控制器电流信号输入端；第一光耦隔离驱动电路输入端连接第一控制器的PWM信号输出端，输出端连接单相可控整流电路驱动输入端；第三电压采集模块输入端连接试品触点两端，输出端连接第一控制器电压信号输入端；液晶屏与第一控制器相连。
CN201811464237.XA 2018-12-03 2018-12-03 基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置 Active CN109270387B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811464237.XA CN109270387B (zh) 2018-12-03 2018-12-03 基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811464237.XA CN109270387B (zh) 2018-12-03 2018-12-03 基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109270387A CN109270387A (zh) 2019-01-25
CN109270387B true CN109270387B (zh) 2023-08-18

Family

ID=65186689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811464237.XA Active CN109270387B (zh) 2018-12-03 2018-12-03 基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109270387B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110460947A (zh) * 2019-08-08 2019-11-15 浙江正泰汽车科技有限公司 喇叭耐久试验设备
CN113687145A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 贵州振华群英电器有限公司（国营第八九一厂） 一种交流接触器压降测试装置
CN111693814A (zh) * 2020-06-23 2020-09-22 东风汽车有限公司 一种车载负载数据采集系统及数据采集方法
CN112234855B (zh) * 2020-09-30 2021-12-24 广东恒翼能科技有限公司 一种电池测试设备的直流软启动系统及方法
CN112684225B (zh) * 2020-12-17 2023-03-24 河北工业大学 基于无差拍控制的低压电器试验固态负载电流控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102253333A (zh) * 2011-06-08 2011-11-23 河北工业大学 交流接触器寿命试验装置及其控制方法
CN202210140U (zh) * 2011-06-08 2012-05-02 河北工业大学 交流接触器寿命试验装置
CN202210139U (zh) * 2011-06-08 2012-05-02 河北工业大学 低压断路器寿命自动试验装置
WO2014107938A1 (zh) * 2013-01-08 2014-07-17 广东志成冠军集团有限公司 基于虚拟电阻的电流源型整流器及并网控制方法
WO2017049907A1 (zh) * 2015-09-22 2017-03-30 郑贵林 电力开关动作时间动态测量及交流过零点精确控制方法及应用
CN106680708A (zh) * 2017-03-19 2017-05-17 山东省产品质量检验研究院 低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102253333A (zh) * 2011-06-08 2011-11-23 河北工业大学 交流接触器寿命试验装置及其控制方法
CN202210140U (zh) * 2011-06-08 2012-05-02 河北工业大学 交流接触器寿命试验装置
CN202210139U (zh) * 2011-06-08 2012-05-02 河北工业大学 低压断路器寿命自动试验装置
WO2014107938A1 (zh) * 2013-01-08 2014-07-17 广东志成冠军集团有限公司 基于虚拟电阻的电流源型整流器及并网控制方法
WO2017049907A1 (zh) * 2015-09-22 2017-03-30 郑贵林 电力开关动作时间动态测量及交流过零点精确控制方法及应用
CN106680708A (zh) * 2017-03-19 2017-05-17 山东省产品质量检验研究院 低压交流断路器的电气寿命试验监测保护装置及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于LabVIEW的交流负载继电器电寿命试验系统测控技术;杜太行;低压电器;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109270387A (zh) 2019-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109270387B (zh) 基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置
CN107171316B (zh) 一种能量反馈式电压暂降特性敏感负荷模拟方法
CN106998147A (zh) 一种节能型多功能模拟用电负载装置及其控制方法
CN113466653B (zh) 一种多功能晶闸管投切开关检测方法
CN109283419B (zh) 基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置
CN103457301A (zh) 一种电池活化装置及其控制方法
CN105301478A (zh) 一种3.7v电池单串保护板的检测装置和检测方法
CN107846042A (zh) 一种提高火电机组辅机变频器高低压穿越能力的方法
CN203025270U (zh) 一种高压变频器全功率试验装置
CN214953999U (zh) 一种多模式电力电子负载系统
CN108226683A (zh) 电容器放电时间和波形采集的测试装置及其测试方法
CN109991499B (zh) 用于无功补偿装置动态响应和谐波抑制的检测装置及方法
CN204304446U (zh) 一种智能集成式快速谐波抑制无功补偿装置
CN202679228U (zh) 电容充电电路
CN109301846A (zh) 不平衡低电压治理装置及方法
CN209356597U (zh) 基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置
CN104459543B (zh) 一种应用于短路冲击发电机的静态励磁系统及方法
CN204556744U (zh) 一种380v电压等级的apf的检测平台
CN209460334U (zh) 基于交流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置
CN209182402U (zh) 变频器的整流回馈单元在线测试装置
CN207571221U (zh) 基于变流器防孤岛保护的测试系统
CN203455457U (zh) 一种电机测试用电机对拖平台及其复合电源系统
CN207853480U (zh) 不平衡低电压治理装置
CN207817073U (zh) 电容器放电时间和波形采集的测试装置
CN111324164A (zh) 一种具有电池特性模拟功能的程控电源

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant