CN109613853A - 一种电子负载及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种电子负载，包括均流电路和负载电路，所述均流电路的输入端与电源设备连接，均流电路的输出端与负载电路的输入端连接，负载电路的输出端与电网连接，向电网回馈电能，所述电子负载还包括一集中控制模块，接收人机界面的设定值，并采集均流电路的输入信号，输出负载电路的控制指令，使均流电路的输入间接的达到人机界面的设定值。
Description
技术领域
本发明是有关于电子负载。
背景技术
电子负载选用恰当的电流跟踪算法调节被测电源设备放电电流，从而模拟各种形式的负载。电子负载不仅可以模拟出实际的负载情况，还能通过模拟一些特殊条件下的负载形式曲线，检测被试电源设备的瞬态性能和动态性能。再加上能量回馈环节，将被测电源输出的能量大部分反馈回电网，实现能量的循环再利用。
电子负载功能能否实现，控制算法起到了关键作用，控制算法的控制精度、响应带宽等对电子负载的负载模拟特性、运行效率等都有很大影响。已知技术中，电子负载根据被测电源的测试需求，确定其负载特性，随即确定电源输出电流特性，以此电流作为被测电源输出电流参考值，通过电子负载输入侧直接电压环或者电流环控制，电子负载控制被测电源输出的电流精确地跟随参考电流。
传统的控制方案限制了电子负载的输入电压的范围，使得电子负载不能适用各种电压输出等级的电源设备的测试。
发明内容
本发明提供一种电子负载及其控制方法，能够克服已知技术中电子负载输入电压范围较窄的缺陷，使其具有更广泛的通用性。
本发明的技术方案，一种电子负载，包括均流电路和负载电路，所述均流电路的输入端与电源设备连接，所述均流电路的输出端与所述负载电路的输入端连接，所述负载电路的输出端与电网连接，向其回馈电能，所述电子负载还包括一集中控制模块，所述集中控制模块接收用户界面的设定值，并采集均流电路的输入信号，所述集中控制模块输出所述负载电路的控制指令，使均流电路的输入的达到人机界面的设定值。
本发明的一具体实施例中，所述电源设备工作在恒压负载模式，所述集中控制模块设定负载电路在输入恒压模式，均流电路工作在输出恒流模式，所述集中控制模块接收用户界面的恒压值，采集均流电路的输入电压，输出负载电路的控制指令，使均流电路的输入达到人机界面的恒压值。
上述具体实施例中，所述集中控制模块输出的负载电路的控制指令是负载电路的输入电压的参考值。
本发明一具体实施例中，所述电源设备工作在恒流负载模式，所述集中控制模块设定负载电路工作在输入恒流模式，所述均流电路工作在输出恒压模式，所述集中控制模块接收用户界面的恒流值，采集均流电路的输入电流，输出负载电路的控制指令，使均流电路的输入电流达到人机界面设定的恒流值。
上述具体实施例中，所述集中控制模块输出的负载电路的控制指令是负载电路的输入电流的参考值。
本发明一具体实施例中，所述均流电路由至少一个均流模块组成, 所述负载电路由至少一个负载模块组成，所述均流模块的输入端与所述电源设备连接，所述均流模块的输出端与一负载模块连接后与电网连接。
本发明一具体实施例中，所述电源设备与所述均流电路中的一个或多个所述均流模块的输入端连接。
本发明一具体实施例中，所述均流模块为至少一个并联的升压变换器。
本发明一具体实施例中，所述均流模块具有均流和升压的功能。
本发明一具体实施例中，所述负载模块具有升压和逆变的功能，包含全桥谐振变换器和全桥逆变器。
本发明还提供一种电子负载的控制方法，应用于上述电子负载中，采样所述均流模块的输入电压和用户输入的设定值，调节所述负载模块的输入电压，使得所述均流模块的输入电压等于用户输入的设定值。
上述控制方法还控制所述均流模块工作在输出恒流模式，所述负载模块工作在输入恒压模式。
本发明还提供一种电子负载的控制方法，应用于上述电子负载中，采样所述均流模块的输入电流和用户输入的设定值，调节所述负载模块的输入电流，使得所述均流模块的输入电流等于用户输入的设定值。
上述控制方法还控制所述均流模块在输出恒压模式，所述负载模块工作在输入恒流模式。
上述控制方法，当所述均流模块的输入电压不小于其最大可输出电压值时，所述控制方法控制所述均流模块工作于直通状态。
本发明的电子负载及其控制方法，通过调节负载模块的输入，使得均流模块的输入达到用户设定值，采用这种控制方法，当均流模块的输入电压超过一定值时，可以工作在直通状态，负载模块直接作为恒压/恒流负载进行拉载，有效拓宽了电子负载的输入电压范围。所述均流模块具有均流和升压功能，负载模块具有升压和逆变并网功能。两者分别提供宽的电压适应范围，通过二者的串联组合，提供超宽范围的电压输入。采用分布式均流模块、负载模块，根据用户需求灵活组合，支持大中小功率各种等级电源的老化。针对分布式系统结构，采用智能总线集中监控，性能优越。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1(a)为本发明一实施例框图。
图1(b)为本发明另一实施例框图。
图2为本发明电子负载与小功率等级的电源设备连接的具体实施例框图。
图3为本发明电子负载与中等功率等级的电源设备连接的具体实施例框图。
图4为本发明电子负载与大功率等级的电源设备连接的具体实施例框图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种电子负载及其控制方法，拓宽了已知技术中电子负载输入电压的范围，所述电子负载具有两级电路结构，前级电路具有均流和电压变换的功能，后级电路具有电压变换和逆变的功能，更使用一种校准式控制方式，通过控制后级电路的输入来控制前级电路的输入达到设定值，而且可以使前级电路处于直通状态。为了使本揭露之内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤，系代表相同或类似部件。
图1(a)所示为本发明一实施例框图，所述电子负载包括均流电路101和负载电路102，所述均流电路101的输入端与电源设备11 连接，为电源设备提供负载，所述均流电路101的输出端与负载电路 102的输入端连接负载电路102的输出端与电网12连接，向电网12回馈电能。所述均流电路101具有均流和升压的功能，所述负载电路 102具有升压和逆变变换的功能。所述电子负载10还包括一集中控制模块103，集中控制模块103通过智能总线采集所述均流电路101 的输入端信号和人机界面输入值，并输出负载电路102的控制值，使得均流电路101的输入端信号达到人机界面的设置要求。如图1(a) 中实施例所示，电源设备工作在输出恒压模式，集中控制模块103设置均流电路101工作在输出恒流模式、负载电路102工作在输入恒压模式，集中控制模块103通过智能总线采集均流电路101的输入端的电压信号Vin，并采集人机界面104输入的电压设定值Vset，使用例如比例积分控制算法计算负载电路的控制参考值Vref，并输出负载电路的控制参考值Vref，控制所述负载电路的输入电压，从而使得均流电路101的输入电压等于人机界面104输入的电压设定值。如图1(b)中实施例所示，电源设备工作在输出恒流模式，集中控制模块103设置均流电路101工作在输出恒压模式、负载电路102工作在输入恒流模式，集中控制模块103通过智能总线采集均流电路101的输入端的电流信号Iin，并采集人机界面104输入的电流设定值Iset，使用例如比例积分控制算法计算负载电路的控制参考值Iref，并输出负载电路的控制参考值Iref，控制所述负载电路的输入电压，从而使得均流电路101的输入电流等于人机界面104输入的电流设定值。
优选的，本发明的均流电路101利用升压变换器实现，具有升压的功能，负载电路具有升压和逆变的功能，在电源设备的电压较高，不小于均流电路的最大输出电压时，集中控制模块控制均流电路处于直通状态，仅使用负载电路进行跟踪工作。
如图4所示为本发明电子负载的一具体实施例，所述电子负载的均流电路包括至少一个均流模块，所述负载电路包括至少一个负载模块，所述均流模块的输入端分别与电源设备连接，所述均流模块的输出端分别于一负载模块的输入端连接，所述负载模块的输出端与所述电网连接，向电网回馈电能。所述均流模块将电源设备的输出电流，均匀分配至各与电源设备连接的均流模块中。此种连接方式，电子负载最大输入功率可达250KW。
如图3所示为本发明电子负载的一具体实施例，此种应用针对于中等功率等级的电源设备，所述电子负载的均流电路包括至少一个均流模块，所述负载电路包括至少一个负载模块，所述电子负载与多个电源设备连接，所述均流模块的输入端分别于电源设备连接，通过硬件开关设置为多路并联输入，例如使用船型开关，设置均流模块为四路并联输入，输入电压范围5～750V，单台均流模块的最大输入功率 15KW，所述均流模块的输出端分别于一负载模块的输入端连接，所述负载模块的输出端与所述电网连接，向电网回馈电能。
如图2所示为本发明电子负载一具体实施例，此种应用针对于中小功率等级的电源设备，所述电子负载的均流电路包括至少一个均流模块，所述负载电路包括至少一个负载模块，所述电子负载与多个电源设备连接，一个所述均流模块与多个电源设备连接，通过硬件开关设置均流模块为多路单独输入，均流模块的输入电压范围可达 5～450V，电源设备的最大输出功率可达500W。所述均流模块输出连接至一组负载模块，负载模块再连接至电网进行能量回馈。
综上所述，本发明实施例提出一种电子负载及其控制方法，通过引入均流模块及智能总线控制方式，支持更宽的输入电压范围；通过分布式的负载模块组合，最大优化系统能量回收效率，降低系统整体成本。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种电子负载，包括均流电路和负载电路，所述均流电路的输入端与电源设备连接，所述均流电路的输出端与所述负载电路的输入端连接，所述负载电路的输出端与电网连接，向其回馈电能，其特征在于，所述电子负载还包括一集中控制模块，所述集中控制模块接收用户界面的设定值，并采集均流电路的输入信号，所述集中控制模块输出所述负载电路的控制指令，使均流电路的输入的达到人机界面的设定值。
2.如权利要求1所述一种电子负载，其特征在于，所述电源设备工作在恒压负载模式，所述集中控制模块设定负载电路在输入恒压模式，所述均流电路工作在输出恒流模式，所述集中控制模块接收用户界面的电压设定值，采集所述均流电路的输入电压，输出所述负载电路的控制指令，使所述均流电路的输入达到人机界面的恒压值，所述集中控制模块输出的负载电路的控制指令是所述负载电路的输入电压的参考值，所述均流模块具有均流和升压的功能。
3.如权利要求1所述一种电子负载，其特征在于，所述电源设备工作在恒流负载模式，所述集中控制模块设定负载电路工作在输入恒流模式，所述均流电路工作在输出恒压模式，所述集中控制模块接收用户界面的电流设定值，采集均流电路的输入电流，输出负载电路的控制指令，使所述均流电路的输入电流达到人机界面的电流设定值，所述集中控制模块输出的负载电路的控制指令是负载电路的输入电流的参考值。
4.如权利要求1所述一种电子负载，其特征在于，所述均流电路由至少一个均流模块组成，所述负载电路由至少一个负载模块组成，所述均流模块的输入端与所述电源设备连接，所述均流模块的输出端与一负载模块连接后与电网连接，所述电源设备与所述均流电路中的一个或多个所述均流模块的输入端连接，所述均流模块为至少一个并联的升压变换器。
5.如权利要求1所述一种电子负载，其特征在于，所述负载模块具有升压和逆变的功能，包含全桥谐振变换器和全桥逆变器。
6.一种电子负载的控制方法，应用于如权利要求1所述电子负载中，采样所述均流模块的输入电压和用户输入的设定值，调节所述负载模块的输入电压，使得所述均流模块的输入电压等于用户输入的设定值。
7.如权利要求6所述一种电子负载的控制方法，其特征在于，所述均流模块工作在输出恒流模式，所述负载模块工作在输入恒压模式。
8.一种电子负载的控制方法，应用于如权利要求1所述电子负载中，采样所述均流模块的输入电流和用户输入的设定值，调节所述负载模块的输入电流，使得所述均流模块的输入电流等于用户输入的设定值。
9.如权利要求8所述一种电子负载的控制方法，其特征在于，所述均流模块在输出恒压模式，所述负载模块工作在输入恒流模式。
10.如权利要求6或8所述一种电子负载的控制方法，其特征在于，当所述均流模块的输入电压不小于其最大可输出电压值时，所述控制方法控制所述均流模块工作于直通状态。
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