CN207215914U - 一种充电桩测试负载箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造涉及一种充电桩测试负载箱，其利用DC/DC变换模块在进行斩波变换时产生阻抗的特性来模拟“电能载体”，从而替代传统的纯阻性负载进行测试，较传统的纯阻性负载而言，可节约20％～30％的电能，实现低耗电；且DC/DC变换模块的阻抗变化受开关信号控制，因而仅需改变其控制端的开关信号输入，即可平滑改变DC/DC变换模块的阻抗，实现负载连续可调，负载箱阻抗变动时无需停顿，其测试效率变高，操作方便；此外，DC/DC变换模块变换后的直流电可重新被DC/AC逆变模块逆变回交流电，再被AC/AC升压模块升压至220V后回馈给电网，实现电能回馈，节能环保。

Description

一种充电桩测试负载箱

技术领域

本发明创造涉及一种充电桩测试负载箱。

背景技术

直流充电桩作为电动汽车的主要充电设备，其安全性和可靠性直接关系到电动汽车的可靠运行与全面推广，需要有专用的测试负载箱来对其进行输电测试，以保证流通至市面上的直流充电桩的质量。因而随着直流充电桩发展，充电桩测试负载箱也逐步发展起来，并对充电桩测试负载箱提出了更高的要求，其中充电桩测试负载箱的效率提高始终是人们不断追求的重要课题之一。

目前行业内的充电桩测试负载箱采用纯电阻性负载进行充电桩输电测试，测试的过程中纯电阻性负载会消耗大量的电量，严重耗电；且纯电阻性负载以耗能方式工作会产生大量的热能，若不外置风机对其进行强制风冷，则纯电阻性负载在发热过程中会产生热温度漂移，导致阻抗失准，若外置风机对其进行强制风冷，由于风机转动会产生噪音，使得充电桩测试负载箱工作时噪音大。此外，传统的充电桩测试负载箱要改变阻抗时，需要切换挂载的纯电阻性负载数量，导致测试停顿，影响测试效率。

发明内容

本发明创造为了改善现有技术中的不足之处，而提供一种低耗电且测试效率高的充电桩测试负载箱。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

提供一种充电桩测试负载箱，包括DC/AC逆变模块、AC/AC升压模块和用于充当测试负载的DC/DC变换模块，DC/DC变换模块、DC/AC逆变模块和AC/AC升压模块依次电连接，DC/DC变换模块从充电桩取电，并设有输电口来把变换后的直流电传输给DC/AC逆变模块进行逆变，逆变产生的交流电被AC/AC升压模块升压，并回馈给电网。

其中，所述DC/DC变换模块是直流斩波器。

其中，还包括控制模块，该控制模块包括上位机和电连接上位机的控制器，上位机发送控制命令给控制器，控制器根据控制命令输出方波信号至DC/DC变换模块的控制端。

其中，所述控制器电连接DC/AC逆变模块以控制DC/AC逆变模块逆变，控制器电连接AC/AC升压模块以控制AC/AC升压模块升压。

其中，还包括测电仪表，其用于检测充电桩输出到DC/DC变换模块上的电流和/或电压，并设有数据出口来把电流和/或电压传输给上位机。

其中，所述上位机设有处理器、存储器和HMI触摸屏，处理器分别电连接存储器和HMI触摸屏，测电仪表把电流和/或电压存储至存储器，处理器通过HMI触摸屏进行人机交互。

其中，所述控制器是PLC逻辑控制芯片。

其中，所述直流斩波器包括正母线Bus+和负母线Bus-；还包括电感L1、电阻R1和电感L2，电感L1、电阻R1和电感L2依次串联后再串接入正母线Bus+中；还包括三极管Q1，电感L1与电阻R1之间的接点接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接负母线Bus-，三极管Q1的基极连接控制器以接收控制器发出的方波信号；还包括二极管VD，电阻R1与电感L2之间的接点接二极管VD的阳极，二极管VD的阴极接负母线Bus-；还包括连接正母线Bus+和负母线Bus-的电解电容C1，电解电容C1并联直流斩波器的输出端。

其中，所述直流斩波器还包括无极性电容C2，该无极性电容C2与电阻R1并联。

有益效果：

利用DC/DC变换模块在进行斩波变换时产生阻抗的特性来模拟“电能载体”，从而替代传统的纯阻性负载进行测试，较传统的纯阻性负载而言，可节约20％～30％的电能，实现低耗电；且DC/DC变换模块的阻抗变化受开关信号控制，因而仅需改变其控制端的开关信号输入，即可平滑改变DC/DC变换模块的阻抗，实现负载连续可调，负载箱阻抗变动时无需停顿，其测试效率变高，操作方便；此外，DC/DC变换模块变换后的直流电可重新被DC/AC逆变模块逆变回交流电，再被AC/AC升压模块升压至220V后回馈给电网，实现电能回馈，节能环保；通过不用纯阻性负载，从而避免由纯阻性负载带来的巨大温升，降低火灾隐患，使用更安全；且无需外置风机进行风冷，噪音低。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是一种充电桩测试负载箱的系统框图。

图2是直流斩波器的电路图。

具体实施方式

如图1所示，充电桩1测试负载箱由DC/DC变换模块、DC/AC逆变模块3、测电仪表5、控制模块和AC/AC升压模块4组成。其中DC/DC变换模块可以是直接直流变换器（即DC-DC变换器，也称直流斩波器），也可以是间接直流变换器（即DC-AC-DC变换器），但优选地，在本实施例中DC/DC变换模块选用为直流斩波器2来可模拟“电能载体”，以实现调压的作用，并起到有效抑制侧谐波电流噪声的作用。直流斩波器2的输入端接充电桩1的输出端，以从充电桩1取电，直流斩波器2设有输电口来与DC/AC逆变模块3电连接，以将变换后的直流电传输给DC/AC逆变模块3进行逆变，DC/AC逆变模块3、AC/AC升压模块4和电网再依次电连接，使得逆变产生的交流电被AC/AC升压模块4升压后回馈给电网。其中AC/AC升压模块4作为回馈电网的实现模块，其采用谐波抑制PWM技术，可有效抑制输入电压中的低次谐波电压，并采用非恒定占空比控制，通过简单的低通滤波提取输入电压的基波量，并将基波量与输入电压的整体量进行实时比较以产生的误差信号，在通过误差信号进行自我调整，以输出高电能质量及稳定性的电压。

控制模块包括上位机7和可编程的PLC逻辑控制芯片6，上位机7电连接PLC逻辑控制芯片6以发送控制命令给PLC逻辑控制芯片6，PLC逻辑控制芯片6根据控制命令输出方波信号至直流斩波器2的控制端。同时，PLC逻辑控制芯片6分别电连接DC/AC逆变模块3和AC/AC升压模块4，以智能控制DC/AC逆变模块3逆变和AC/AC升压模块4升压，动态地调整送入电网的电压，使其维持在220V。测电仪表5用于检测充电桩1输出到直流斩波器2上的电流和电压，其设有数据出口来把电流和电压传输给上位机7。进一步地，上位机7设有处理器、存储器和HMI触摸屏，处理器分别电连接存储器和HMI触摸屏，测电仪表5把电流和/或电压存储至存储器以供测试人员查阅，方便测试人员进行追踪分析，处理器通过HMI触摸屏来方便地进行人机交互。

使用时，充电桩1上电并输出500V或者750V标准直流电压，测试人员根据实际测试需求在HMI触摸屏上进行操作，以输入需要加入的负载负荷到上位机7。上位机7再根据负载负荷输出控制命令给PLC逻辑控制芯片6执行。PLC逻辑控制芯片6经内部计算后，输出相应占空比的开关信号给直流斩波器2，以控制直流斩波器2达到上位机7所要求的的相应负荷档位和参数。此时PLC逻辑控制芯片6再对DC/AC逆变模块3的逆变过程和AC/AC升压模块4的升压过程进行控制，保证AC/AC升压模块4的输出端与电网电压一致，满足可以并入电网的条件。测试过程中，测电仪表5执行实时跟踪任务，将充电桩1输出的电流、电压、功率、功率因数等电参数发送给上位机7，上位机7比较测试人员想要的参数与实际测量的参数，执行次级命令，进一步调整PLC逻辑控制芯片6，保证负载控制的动态调整，使测试人员想要的参数与实际测量的参数一致。整个控制过程简单方便，数据交换迅速，满足高速数据采集的需求，避免手动测试时读取数据的误差和延时，可准确补充测试的突变数据点。测试完成后，相关测试数据会自动保存在存储器中以供拷贝和复制，并生成相关充电桩1测试的测试报告以供测试人员查阅。

进一步地，如图2，直流斩波器由正母线Bus+、负母线Bus-、电感L1、电阻R1、电感L2、三极管Q1、二极管VD、电解电容C1和无极性电容C2构成，电阻R1和电感L2依次串联后再串接入正母线Bus+中，电感L1与电阻R1之间的接点接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接负母线Bus-，三极管Q1的基极连接控制器以接收控制器发出的方波信号，电阻R1与电感L2之间的接点接二极管VD的阳极，二极管VD的阴极接负母线Bus-，电解电容C1连接在正母线Bus+和负母线Bus-之间，其直流斩波器的输出端并联。当三极管Q1受控制器控制而导通时，电流I1从直流斩波器的输入端出发，依次经电感L1和三极管Q1再回到直流斩波器的输入端，形成第一导通回路，同时电感L2产生电流I2，该电流I2从电感L2出发，依次经电阻R1、三极管Q1和输出端，再回到电感L2中，形成第二导通回路，通过第二导通回路给直流斩波器的输出端提供电流；当三极管Q1受控制器控制而断开时，电流I1从直流斩波器的输入端出发，依次经电感L1和电阻R1再回到直流斩波器的输入端，形成第一断开回路，同时电感L2产生电流I2，该电流I2从电感L2出发，依次经二极管VD和输出端，再回到电感L2中，形成第二断开回路，同样，通过第二断开回路给直流斩波器的输出端提供电流。由于直流斩波器的输出端在三极管Q1导通和断开时都有电流，因此直流斩波器输出的电流可以实现真正意义上的连续，而不会向其他斩波电路一样出现电流离散现象，这就有利于后期信号滤波处理。优选地，直接在电阻R1并联无极性电容C2，用无极性电容C2来滤除电路中的杂波。值得注意的是，电阻R1的作用是为电路提供基础负载，以避免刚接入充电桩时，充电桩空载运行。电解电容C1的作用是稳定直流斩波器的输出电压。电感L1起电压泵升的作用，电感L2起续流作用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种充电桩测试负载箱，其特征在于：包括DC/AC逆变模块、AC/AC升压模块和用于充当测试负载的DC/DC变换模块，DC/DC变换模块、DC/AC逆变模块和AC/AC升压模块依次电连接，DC/DC变换模块从充电桩取电，并设有输电口来把变换后的直流电传输给DC/AC逆变模块进行逆变，逆变产生的交流电被AC/AC升压模块升压，并回馈给电网。

2.根据权利要求1所述的一种充电桩测试负载箱，其特征在于：所述DC/DC变换模块是直流斩波器。

3.根据权利要求2所述的一种充电桩测试负载箱，其特征在于：还包括控制模块，该控制模块包括上位机和电连接上位机的控制器，上位机发送控制命令给控制器，控制器根据控制命令输出方波信号至DC/DC变换模块的控制端。

4.根据权利要求3所述的一种充电桩测试负载箱，其特征在于：所述控制器电连接DC/AC逆变模块以控制DC/AC逆变模块逆变，控制器电连接AC/AC升压模块以控制AC/AC升压模块升压。

5.根据权利要求3所述的一种充电桩测试负载箱，其特征在于：还包括测电仪表，其用于检测充电桩输出到DC/DC变换模块上的电流和/或电压，并设有数据出口来把电流和/或电压传输给上位机。

6.根据权利要求4所述的一种充电桩测试负载箱，其特征在于：所述上位机设有处理器、存储器和HMI触摸屏，处理器分别电连接存储器和HMI触摸屏，测电仪表把电流和/或电压存储至存储器，处理器通过HMI触摸屏进行人机交互。

7.根据权利要求3所述的一种充电桩测试负载箱，其特征在于：所述控制器是PLC逻辑控制芯片。

8.根据权利要求3所述的一种充电桩测试负载箱，其特征在于：所述直流斩波器包括正母线Bus+和负母线Bus-；

还包括电感L1、电阻R1和电感L2，电感L1、电阻R1和电感L2依次串联后再串接入正母线Bus+中；

还包括三极管Q1，电感L1与电阻R1之间的接点接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接负母线Bus-，三极管Q1的基极连接控制器以接收控制器发出的方波信号；

还包括二极管VD，电阻R1与电感L2之间的接点接二极管VD的阳极，二极管VD的阴极接负母线Bus-；

还包括连接正母线Bus+和负母线Bus-的电解电容C1，电解电容C1并联直流斩波器的输出端。

9.根据权利要求8所述的一种充电桩测试负载箱，其特征在于：所述直流斩波器还包括无极性电容C2，该无极性电容C2与电阻R1并联。