CN114089212A - 一种电压可变电流恒定可调的负载 - Google Patents

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张鑫彬
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Abstract

一种电压可变电流恒定可调的负载，包括进线端子L1、进线端子L2、CPU模块、跨接于进线端子L1和进线端子L2两端的多条拓扑结构相同的负载支路；每条所述负载支路均包含有串联设置的熔断器FU1、电控开关1KM1以及多个相同阻值的固定电阻器1R1～1RN，各条所述负载支路中的固定电阻器阻值不同，对于每条所述负载支路，除固定电阻器1R1外，其余每个固定电阻器均并联有一电控开关1KM2～1KMN，所述N为大于1的正整数。本发明的负载，在不同电压等级下通过开关的不同组合实现了不同电压等级下电流可调的测试要求，且一条支路只需配备一个保护器件，装置整体成本大幅下降，利于量产。

Description

一种电压可变电流恒定可调的负载
技术领域
本发明涉及负载领域，尤其涉及一种电压可变电流恒定可调的负载。
背景技术
在负载的实际应用测试中会遇到某些待测试特种电源要求电压按一定步进可调，电流则为恒流多级分档的情况，比如特种电源电压为100、200、300、400、500……1800V按100V档位递进分档，电流1A、2A、2A、5A、10A、10A、20A、50A、100A每档电压条件下可任意控制电流切换。
对于上述需求的满足，常见负载箱一般使用多档固定电阻器以并联形式设于线路的形式，这种做法需要在每个固定电阻器上均串联一保护器件如保险丝用于防止电路过流，导致装置成本较高。
发明内容
本发明为改善现有技术的不足之处，而提供一种电压可变电流恒定可调的负载。
本发明的电压可变电流恒定可调的负载，包括进线端子L1、进线端子L2、CPU模块、跨接于进线端子L1和进线端子L2两端的多条拓扑结构相同的负载支路；
每条所述负载支路均包含有串联设置的熔断器FU1、电控开关1KM1以及多个相同阻值的固定电阻器1R1～1RN，各条所述负载支路中的固定电阻器阻值不同，对于每条所述负载支路，除固定电阻器1R1外，其余每个固定电阻器均并联有一电控开关1KM2～1KMN，所述N为大于1的正整数；
上述各电控开关分别与所述CPU模块连接。
进一步的，各个所述电控开关均为接触器。
进一步的，各接触器分别连接CPU模块的方式进一步包括：
各个接触器1KM1的辅助触点以一一对应形式分别连接CPU模块的各个第一I/O脚，其受控端亦以一一对应形式分别连接CPU模块的各个第二I/O脚；
各个接触器1KM2的辅助触点相互串联后接入CPU模块的同一个第三I/O脚，且所述CPU模块用一个第四I/O脚以并联形式分别控制各个接触器1KM2；
……
各个接触器1KMN的辅助触点相互串联后接入CPU模块的同一个第五I/O脚，且所述CPU模块用一个第六I/O脚以并联形式分别控制各个接触器1KMN。
进一步的，预先为每条所述负载支路配置工况电流数值；
还包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序可被所述CPU模块执行实现以下步骤：
接收外部输入的电压参数、电流参数；
根据所述电流参数选择工况电流数值与之相匹配的负载支路，结合所述电压参数、电流参数以及该负载支路上的固定电阻器阻值，计算该负载支路上所需投切的电控开关1KM2～1KMN中的吸合数量M；
在电控开关1KM2～1KMN中，控制该负载支路上M个的电控开关吸合，并在此后吸合该负载支路上的电控开关1KM1。
进一步的，所述控制该负载支路上相应数量的电控开关吸合，进一步包括：
对所选择的负载支路，将其电控开关1KM2～1KMN中的各开关，按历史吸合次数进行排序；
选取历史吸合次数低的前M位电控开关进行吸合。
进一步的，还包括与所述CPU模块连接的直流风机，用于对所述固定电阻器散热，所述CPU模块根据所述电流参数以及吸合数量M，输出不同占空比的PWM波形至所述直流风机。
进一步的，还包括与所述CPU模块连接的风速传感器，用于检测直流风机启停，所述CPU模块在所述风速传感器检测到直流风机停止转动时，控制对应负载支路上的电控开关1KM1断开，并进行声光报警。
进一步的，还包括通讯模块，以及触摸屏和/或上位机，所述控制器经所述通讯模块连接所述触摸屏和/或上位机。
本发明的负载，在不同电压等级下通过开关的不同组合实现了不同电压等级下电流可调的测试要求，且一条支路只需配备一个保护器件，装置整体成本大幅下降，利于量产。
所述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的所述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。
在附图中：
图1示出了本发明的电压可变电流恒定可调的负载的电气拓扑结构。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本实施例负载电气拓扑结构如图1所示，图中：
L1，L2为用于连接外部待测试电源的进线端子，优选为铜排；
FU1～9为熔断器，串联于每条负载支路中，用于下方固定电阻器的过流保护；
(1～9)KM1～18为档位接触器，也可以选用为其他电控开关，用于负载的投切，其中(1～9)KM1分别串联于其所在负载支路；
(1～9)R1～18金属固定电阻器，其串联于各条负载支路中，主要用于有功消耗，其中每条负载支路中的固定电阻器阻值箱体，各条负载支路中的固定电阻器阻值不同。
上述中，各条负载支路拓扑结构相同且均跨接于进线端子L1和进线端子L2两端。对于每条负载支路，除固定电阻器(1～9)R1外，其余每个固定电阻器均并联一个电控开关(1～9)KM2～18。
本实施例的各个接触器分别连接CPU模块，工作时，按照实际需求以电流大小分位9个档位，分别为:1A,2A,2A,5A,10A,10A,20A,50A,100A，电流的调节范围为1～200A。
如图1所示，在1A档位上，一共串连18个固定电阻器(1R1～1R18)，每个固定电阻器阻值为100Ω，根据欧姆定律U＝I*R,每个100Ω的固定电阻器上电压为100V,在1A电流的情况下18个固定电阻器上总电压为1800V，1KM1为总的档位接触器，1KM2～1KM18为1R2～1R18的短接接触器，通过改变接触器的吸合状态来满足100～1800V测试电压，如电压为200V,测试电流为1A，则在先吸合总的档位接触器1KM1，1KM2～1KM18中任意吸合16个，300V时任意吸合15个，依次类推。
其他电流档位同理，通过改变短接接触器的吸合状态从而实现了不同电压等级的测试要求。
由于此项目中使用的接触器数量较多为18*9，总数为162个，如果此类型的测试电源电压范围更高，电流更大，则接触器的数量将随之更多，在负载设计中，如果每个接触器的开闭状态都采集进入CPU，则此次设计中光接触器的位置信号就有162个点，同时CPU还要控制接触器的吸合所以相应的CPU开出点也要162个，这样将会使得CPU的扩展模块很多同时接线工作量很大，对此本实施例提出：
1KM1,2KM1,3KM1,4KM1,5KM1,6KM1,7KM1,8KM1,9KM1,这9个总的档位接触器辅助触点以一一对应形式分别接入CPU的9个第一I/O脚，同时用CPU的9个第二I/O脚分别控制这9个接触器，即分别连接这9个接触器的受控端。此时，这9个接触器的作用为100V电压控制并同时用作电流大小的控制。开入点总计9，开出点总计9。
1KM2,2KM2,3KM2,4KM2,5KM2,6KM2,7KM2,8KM2,9KM2,9个接触器以串联的形式接入CPU模块的同一个第三I/O脚，同时CPU模块用一个第四I/O脚以并联的形式控制这9个接触器的通断。同理(1～9)KM3，(1～9)KM4，(1～9)KM5，(1～9)KM6，(1～9)KM7，(1～9)KM8，(1～9)KM9……。开入点总计17，开出点总计17。
如此，整个系统接触器所需的CPU点位为开入26个，开出26个，相比之前大幅减少。
针对以上的接线方式，本实施的负载还设置计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序可被CPU模块执行实现以下步骤：
S1.接收外部输入的电压参数、电流参数，其中，电压参数、电流参数可以使用机界面触摸屏输入。
S2.根据电流参数选择工况电流数值与之相匹配的负载支路，结合电压参数、电流参数以及该负载支路上的固定电阻器阻值，计算该负载支路上所需投切的接触器1KM2-1KMN中的吸合数量M；
S3.在接触器1KM2-1KMN中，控制该负载支路上M个的接触器吸合，并当在上述接触器完成动作后，再加载接触器1KM1，以实现断电冷加载。
作为改进，为平衡各接触器的吸合次数，延长负载整体的使用寿命，所述控制该负载支路上相应数量的电控开关吸合，进一步包括：
对所选择的负载支路，将其电控开关1KM2-1KMN中的各开关，按历史吸合次数进行排序；
选取历史吸合次数低的前M位电控开关进行吸合。
本实施例还包括通讯模块，以及触摸屏和/或上位机，控制器经通讯模块连接触摸屏和/或上位机，其中通讯模块实现和上位机/触摸屏以及其他外部仪器仪表的数据交换，CPU模块负责逻辑处理及计算。
进一步的，还包括与CPU模块连接的直流风机，用于对固定电阻器散热，CPU模块根据电流参数以及吸合数量M，输出不同占空比的PWM波形至直流风机，实现风量跟随电阻器加载量呈正相关变化，改善负载散热效果。优选地，还包括与CPU模块连接的风速传感器，用于检测直流风机启停，CPU模块在风速传感器检测到直流风机停止转动时，控制对应负载支路上的电控开关1KM1断开进行故障停机保护，并进行声光报警输出。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (8)

1.一种电压可变电流恒定可调的负载，其特征在于：
包括进线端子L1、进线端子L2、CPU模块、跨接于进线端子L1和进线端子L2两端的多条拓扑结构相同的负载支路；
每条所述负载支路均包含有串联设置的熔断器FU1、电控开关1KM1以及多个相同阻值的固定电阻器1R1～1RN，各条所述负载支路中的固定电阻器阻值不同，对于每条所述负载支路，除固定电阻器1R1外，其余每个固定电阻器均并联有一电控开关1KM2～1KMN，所述N为大于1的正整数；
上述各电控开关分别与所述CPU模块连接。
2.如权利要求1所述的电压可变电流恒定可调的负载，其特征在于：各个所述电控开关均为接触器。
3.如权利要求2所述的电压可变电流恒定可调的负载，其特征在于，各接触器分别连接CPU模块的方式进一步包括：
各个接触器1KM1的辅助触点以一一对应形式分别连接CPU模块的各个第一I/O脚，其受控端亦以一一对应形式分别连接CPU模块的各个第二I/O脚；
各个接触器1KM2的辅助触点相互串联后接入CPU模块的同一个第三I/O脚，且所述CPU模块用一个第四I/O脚以并联形式分别控制各个接触器1KM2；
……
各个接触器1KMN的辅助触点相互串联后接入CPU模块的同一个第五I/O脚，且所述CPU模块用一个第六I/O脚以并联形式分别控制各个接触器1KMN。
4.如权利要求1所述的电压可变电流恒定可调的负载，其特征在于，预先为每条所述负载支路配置工况电流数值；
还包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序可被所述CPU模块执行实现以下步骤：
接收外部输入的电压参数、电流参数；
根据所述电流参数选择工况电流数值与之相匹配的负载支路，结合所述电压参数、电流参数以及该负载支路上的固定电阻器阻值，计算该负载支路上所需投切的电控开关1KM2～1KMN中的吸合数量M；
在电控开关1KM2～1KMN中，控制该负载支路上M个的电控开关吸合，并在此后吸合该负载支路上的电控开关1KM1。
5.如权利要求4所述的电压可变电流恒定可调的负载，其特征在于，所述控制该负载支路上相应数量的电控开关吸合，进一步包括：
对所选择的负载支路，将其电控开关1KM2～1KMN中的各开关，按历史吸合次数进行排序；
选取历史吸合次数低的前M位电控开关进行吸合。
6.如权利要求4所述的电压可变电流恒定可调的负载，其特征在于：
还包括与所述CPU模块连接的直流风机，用于对所述固定电阻器散热，所述CPU模块根据所述电流参数以及吸合数量M，输出不同占空比的PWM波形至所述直流风机。
7.如权利要求6所述的电压可变电流恒定可调的负载，其特征在于：
还包括与所述CPU模块连接的风速传感器，用于检测直流风机启停，所述CPU模块在所述风速传感器检测到直流风机停止转动时，控制对应负载支路上的电控开关1KM1断开，并进行声光报警。
8.如权利要求1所述的电压可变电流恒定可调的负载，其特征在于：还包括通讯模块，以及触摸屏和/或上位机，所述控制器经所述通讯模块连接所述触摸屏和/或上位机。
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