CN208423797U - 负载发生装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种负载发生装置及系统，涉及电能质量治理的技术领域，该装置包括控制板，以及与控制板连接的存储模块；上述存储模块设置有电网接口，存储模块通过该电网接口与电网系统连接，接收电网系统输送的电信号，并对该电信号进行存储；控制板用于接收用户输入的负载生成信号，并向存储模块发送指令信号；存储模块还用于接收所述指令信号，输出与指令信号匹配的负载电流，并将负载电流输入至电网系统。本实用新型提供的负载发生装置及系统，有效避免了现有电能治理设备无法满足现场电能质量治理的需求的情况，极大减少了电能的浪费和企业的运营成本，同时也为国民的生活带来了极大的便利。

Description

负载发生装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电能质量治理技术领域，尤其是涉及一种负载发生装置及系统。

背景技术

随着21世纪经济社会的飞速发展，现代工业技术的愈发成熟，现今的社会几乎全由电子产品所组成，人们日常生活与电能息息相关。因此，人们对于电能供应的质量要求越来越高。但由于工业技术的不完善，导致电网中产生了较多负载的污染因素(例如：无功、谐波)，使电能质量的指标常常会自动偏离正常水平，进而出现跳闸停电、损耗过大等情况，导致线路、变压器严重老化，以及企业的功率因数过低，造成电力罚款等情况发生，给国民生活带来了极大的不便，加重了企业的运营成本，同时也会造成极大的电能浪费。

近年来，国家加大了电能质量治理的力度，鼓励一些科研院所与设备制造商提出电能质量治理的解决方案，研发相应的电能质量治理设备。

但是，由于接入到电网的负载种类众多，现有的电能质量治理设备难以模拟所有种类负载的情况，导致无法满足现场电能质量治理的需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种负载发生装置，以缓解现有的电能质量治理设备难以模拟所有种类负载的情况。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种负载发生装置，其中，该装置包括：控制板，以及与控制板连接的存储模块；存储模块设置有电网接口，存储模块通过电网接口与电网系统连接，接收电网系统输送的电信号，并对电信号进行存储；控制板用于接收用户输入的负载生成信号，向存储模块发送指令信号；存储模块还用于接收指令信号，输出与指令信号匹配的负载电流，并将负载电流输入至电网系统。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，上述装置还包括接口板；控制板与存储模块通过接口板通信连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，存储模块包括依次连接的滤波板、驱动板和储能板；滤波板、驱动板和储能板均与接口板连接，通过接口板与控制板连接；电网接口设置在滤波板上，用于接收电网系统输送的电信号，对电信号进行滤波处理，并将滤波处理后的电信号发送至驱动板；驱动板设置有整流电路，用于对电信号进行整流处理，生成直流信号，并将直流信号发送至储能板；储能板包括多个储能元件，储能元件用于接收直流信号，根据直流信号进行能量存储。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，驱动板还设置有逆变电路；驱动板还用于接收指令信号，通过逆变电路对储能元件存储的能量进行逆变处理，输出与指令信号匹配的负载电流；滤波板还设置有滤波支路，用于对负载电流进行滤波处理。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述装置还设置有电流互感器，电流互感器设置在滤波板上，用于采集负载电流，并将采集的负载电流发送至控制板；控制板还用于根据电流互感器对负载电流进行监控。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述装置还包括启动开关；启动开关与控制板连接，控制控制板的启动和关闭状态。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述装置还包括电压采集电路，电压采集电路的采集端设置在储能板的输出端，用于采集储能板存储的能量值；控制板还用于通过接口板获取该能量值，根据该能量值监控储能板的储能状态。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，接口板包括滤波接口、驱动接口和控制接口，其中，滤波接口与驱动接口均为排线接口；滤波板通过滤波接口与接口板连接；驱动板通过驱动接口与接口板连接；控制板通过控制接口与接口板连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述装置还包括风扇模块；风扇模块包括风扇电源以及风扇；风扇电源与电网接口连接，用于获取电网系统输送的电信号，并将电信号转换成风扇的适配电源，给风扇供电；其中，风扇电源的电源接口设置在接口板上，接口板上还设置有与电源接口连接的风扇接口，风扇与风扇接口连接。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种负载发生系统，其中，该系统包括上述的负载发生装置，还包括上位机；上位机与负载发生装置通信连接。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种负载发生装置及系统，其包含的存储模块可以对电网系统输送的电信号进行存储；当控制板接收到用户输入的负载生成信号时，可以向存储模块发送指令信号；进而输出与指令信号匹配的负载电流，并将该负载电流输入至电网系统中，可以根据用户输入的负载生成信号有效模拟研发过程中的多类负载，并接入电网系统中，以便于进行电能质量治理的试验，有效避免了现有电能治理设备无法满足现场电能质量治理的需求的情况，极大减少了电能的浪费和企业的运营成本，同时也为国民的生活带来了极大的便利。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种负载发生装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种负载发生装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种负载发生装置的电路原理示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种负载发生装置的外形结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种多设备并联机箱结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，现有的电能质量治理设备难以模拟所有种类负载的情况，导致电能治理设备难以满足现场电能质量治理的需求，基于此，本实用新型实施例提供的一种负载发生装置及系统，以缓解上述技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种负载发生装置进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种负载发生装置，如图1所示的一种负载发生装置的结构示意图，该装置包括控制板10以及与控制板连接的存储模块20。

具体地，存储模块20设置有电网接口12，存储模块20通过电网接口12与电网系统连接，接收电网系统输送的电信号，并对电信号进行存储；控制板10用于接收用户输入的负载生成信号，向存储模块20发送指令信号；存储模块20接收指令信号之后，输出与指令信号匹配的负载电流，并将负载电流输入至电网系统。

本实用新型实施例提供的一种负载发生装置，其包含的存储模块可以对电网系统输送的电信号进行存储；当控制板接收到用户输入的负载生成信号时，可以向存储模块发送指令信号；进而输出与指令信号匹配的负载电流，并将该负载电流输入至电网系统中，可以根据用户输入的负载生成信号有效模拟研发过程中的多类负载，并接入电网系统中，以便于进行电能质量治理的试验，有效避免了现有电能治理设备无法满足现场电能质量治理的需求的情况，极大减少了电能的浪费和企业的运营成本，同时也为国民的生活带来了极大的便利。

在图1的基础上，本实用新型还提供了另一种负载发生装置，如图2所示的另一种负载发生装置的结构示意图，除图1所示的结构外，上述装置还包括接口板21，上述控制板与上述存储模块通过接口板进行通讯连接。

优选地，上述存储模块包括依次连接的滤波板22、驱动板24和储能板26；滤波板、驱动板和储能板均与接口板连接，通过接口板与控制板连接；电网接口12设置在滤波板上，用于接收电网系统输送的电信号，对电信号进行滤波处理，并将滤波处理后的所述电信号发送至驱动板；驱动板设置有整流电路241，用于对电信号进行整流处理，生成直流信号，并将直流信号发送至储能板；储能板包括多个储能元件261，每个储能元件均可用于接收直流信号，根据直流信号进行能量存储。

在实际使用过程中，电网系统的电信号通过滤波板上的电网接口，将电信号由电网系统输送到滤波板上，使滤波板能够对该电信号进行高频信号的滤波处理，避免高频信号对线路及装置的干扰，滤波处理之后的电信号经滤波板和驱动板之间的排铜排，发送至驱动板；驱动板上的整流电路会对接收到的电信号进行整流，将交流电信号变成直流电信号，并将该直流电信号发送至储能板；储能板上的储能元件，可以是电容等储能元件，这些储能元件接收到直流电信号后，可以进行能量的存储过程。

其中，整流电路按照组成器件可以分为不控整流电路、半控整流电路以及全控整流电路，不控整流电路完全是由无控制功能的整流二极管组成的整流电路，当输入交流电压一定时，在负载上得到的直流电压是不能调节的电路。它利用整流二极管的单向导电性能把外加交流电压变为直流电压。对于理想情况，即整流二极管既无惯性又无损耗，因为二极管的开通和关断只需几微秒，对于50Hz电流的半周期而言，可以看作是瞬时完成。半控整流电路是由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。全控整流电路中所有的整流元件都是可控的，其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。本实用新型实施例提供的负载发生装置优选为使用不控整流电路对电网系统中的电信号进行不控整流处理。

储能板上最常见的储能元件最常见的储能元件是电容和电感。电容储能是利用电容器的储存电能的技术。电感储能是利用磁场的方式进行储能的，其中，本实用新型实施例提供的负载发生装置优选为利用电容来进行储能。

进一步，上述驱动板还设置有逆变电路242；驱动板还用于接收上述指令信号，通过逆变电路对储能元件存储的能量进行逆变处理，输出与指令信号匹配的负载电流；滤波板还设置有滤波支路221，用于对负载电流进行滤波处理。

其中，该逆变电路与上述整流电路相对应，可以把直流电能变换为交流电能，即对储能元件存储的能量进行逆变处理。通常，逆变电路可分为有源逆变电路和无源逆变电路，具体实现时，上述逆变电路的形式可以根据实际使用情况进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

进一步，为了便于对负载电流进行监控，上述装置还设置有电流互感器222，该电流互感器设置在滤波板上，用于采集负载电流，并将采集的负载电流发送至控制板；控制板还用于根据电流互感器对负载电流进行监控。

具体地，该电流互感器是可以是基于电流霍尔传感器的电流互感器，可以实时监控采集上述负载电流，并将采集到的负载电流经接口板输送至控制板，实现闭环控制使控制板可以实时调整输入电网系统的负载电流，保证该负载电流的稳定与正确。

具体实现时，上述装置还包括启动开关23；该启动开关与控制板连接，控制控制板的启动和关闭状态。

通常，上述电网系统，可以作为该装置的一次电源，当该一次电源接通后，可以使负载发生装置的内部处于通电状态，此时，控制板可以不运行，当用户通过启动开关输入一个启动信号时，可以启动控制板，此时控制板开始正常运行，如接收用户输入的负载生成信号等。因此，控制板的运行状态可以通过该启动开关实现。

为了防止储能元件出现过充的现象，上述装置还包括电压采集电路262，该电压采集电路的采集端设置在储能板的输出端，用于采集储能板存储的能量值；控制板还用于通过接口板获取该能量值，根据该能量值监控储能板的储能状态。

具体实现时，该能量值的监控过程可以通过采集电压信号的方式实现，例如，当电压信号达到预先设置的高电压阈值时，可以切断驱动板的整流过程，停止向储能板输送直流信号，避免出现过充的现象；当电压信号低于预先设置的低电压阈值时，可以触发驱动板继续向储能板输送直流信号，实现对储能板的能量值进行监控。

具体实现时，为了便于存储模块包括的各个部分与控制板连接，上述接口板可以包括多个接口，如滤波接口、驱动接口和控制接口等，具体地，滤波接口与驱动接口可以设置成排线接口；滤波板通过滤波接口与接口板连接；驱动板通过驱动接口与接口板连接；控制板通过控制接口与接口板连接。

考虑到驱动板的整流和逆变过程会产生一定的热量，上述装置还可以包括风扇模块25，对该负载发生装置进行散热；具体地，风扇模块包括风扇电源251以及风扇252；风扇电源与电网接口连接，用于获取电网系统输送的电信号，并将电信号转换成风扇的适配电源，给风扇供电；其中，风扇电源的电源接口可以设置在接口板上，上述接口板上还设置有与电源接口连接的风扇接口，风扇与该风扇接口连接，起到对负载发生装置进行散热的作用，避免负载发生装置的温度过高，有助于保证负载发生装置的稳定运行。

为了便于理解，图3示出了一种负载发生装置的电路原理示意图，其中，以上述电网系统输送的电信号为三相四线制电信号为例进行说明，如图3中的N线、LA线、LB线和LC线。

基于图3所示的负载发生装置，该负载发生装置与电网系统接通后，通过滤波板进行滤波，其中，图3所示的电路示意图中，电网系统的每相输入，均包括滤波电路，如LA相的电感L1和电感L2，LB相的电感L3和电感L4，LC相的电感L5和电感L6，同时，如图3所示，在滤波板上还设置有软起回路，以及熔断器FU1、FU2和FU3，对该负载发生装置进行过载保护。

驱动板可以电网系统输入的电信号进行整流处理，如进行不控整流动作，将整流后的能量存储的储能板上，起到预充电的作用。当控制板接收到用户通过上位机下发的负载生成信号后，可以对该信号进行傅里叶分解，得到所需要的负载类型与大小(如容性或感性无功、谐波种类)等，并生成相应的脉冲驱动信号发送至驱动板，通过逆变电路对储能元件存储的能量进行逆变处理，例如，控制图3中的IGBT的开通与关断，进入功率逆变的阶段，生成用户所需的负载电流。

由于开关频率较高的原因，为保证输出的负载电流的成分为用户所需的电流成分，在图3所示的滤波板上的滤波支路，会对输出的负载电流进行高频信号的滤除，进而满足需求。

同时为满足输出负载电流的可控性，滤波板上的电流霍尔传感器BJ1、BJ2以及BJ3可以进行实时监控输出负载电流的信号，并反馈到控制器，使控制器可以实时调整，保证输出负载电流的稳定与正确。

在图3所示的电路原理示意图中，还示出了接口板的滤波接口、驱动接口、控制接口以及电压采集接口，其中，滤波接口和驱动接口均为排线接口，如图3所示的滤波板排线，以及A相驱动排线、B相驱动排线和C相驱动排线；图3中还示出了控制板，控制板通过上述控制接口连接到接口板，进一步，控制板还可以通过电压采集接口获取储能版的能量值，对储能状态进行监控。

进一步，图3所示的电路原理示意图中，还包括接口板的电源，可以给接口板进行供电，同时，风扇电源的电源接口也可以与该电源连接，通过风扇接口给风扇供电。优选地，上述接口板还可以包括系统电流采集接口，实现对电网系统的电流进行检测。

应当理解，图3所示的负载发生装置为本实用新型的一种优选的电路原理示意图图，其电阻、电感、电容及熔断器的阻值和电流霍尔传感器的型号也是本实用新型实施例的优选方式，在其他实施例中，还可以有其他的设置形式以实现本实用新型中所提供的负载发生装置的功能，具体以实际使用情况为准，本实用新型实施例对此不进行限制。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种负载发生系统，该负载发生系统包括上述负载发生装置，还包括上位机；上位机与该负载发生装置通信连接。

具体地，上述负载发生装置的控制板还可以设置通信接口，如网线接口等，与上位机进行通信，具体实现时，上述负载生成信号可以由用户通过该上位机下发到负载发生装置上，以生成用户所需的负载电流。

图4示出了一种负载发生装置的外形结构示意图，为了便于说明，仅仅示出了通信接口40和设置在负载发生装置外壳上的通风口41。其中，通风口41可以保证该负载发生装置在工作运行时及时散热，避免负载发生装置温度过高造成的装置损坏。

在图4的基础上，本实用新型还提供了如图5所示的多设备并联机箱结构示意图，该机箱上设有多个启动开关50，以实现负载发生装置并联连接，用于提高整体输出容量与负载的种类，满足用户对负载容量与类别的需求。

应当理解，在其他实施例中，该负载发生装置的数量还可以有多个，具体以实际情况为准，本实用新型实施例对此不进行限制。

本实用新型实施例提供的负载发生系统，与上述实施例提供的负载发生装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种负载发生装置，其特征在于，所述装置包括：控制板，以及与所述控制板连接的存储模块；

所述存储模块设置有电网接口，所述存储模块通过所述电网接口与电网系统连接，接收所述电网系统输送的电信号，并对所述电信号进行存储；

所述控制板用于接收用户输入的负载生成信号，向所述存储模块发送指令信号；

所述存储模块还用于接收所述指令信号，输出与所述指令信号匹配的负载电流，并将所述负载电流输入至所述电网系统。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括接口板；所述控制板与所述存储模块通过所述接口板通信连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述存储模块包括依次连接的滤波板、驱动板和储能板；所述滤波板、所述驱动板和所述储能板均与所述接口板连接，通过所述接口板与所述控制板连接；

所述电网接口设置在所述滤波板上，用于接收所述电网系统输送的所述电信号，对所述电信号进行滤波处理，并将所述滤波处理后的所述电信号发送至所述驱动板；

所述驱动板设置有整流电路，用于对所述电信号进行整流处理，生成直流信号，并将所述直流信号发送至所述储能板；

所述储能板包括多个储能元件，所述储能元件用于接收所述直流信号，根据所述直流信号进行能量存储。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述驱动板还设置有逆变电路；

所述驱动板还用于接收所述指令信号，通过所述逆变电路对所述储能元件存储的能量进行逆变处理，输出与所述指令信号匹配的所述负载电流；

所述滤波板还设置有滤波支路，用于对所述负载电流进行滤波处理。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还设置有电流互感器，所述电流互感器设置在所述滤波板上，用于采集所述负载电流，并将采集的所述负载电流发送至所述控制板；

所述控制板还用于根据所述电流互感器对所述负载电流进行监控。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括启动开关；所述启动开关与所述控制板连接，控制所述控制板的启动和关闭状态。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电压采集电路，所述电压采集电路的采集端设置在所述储能板的输出端，用于采集所述储能板存储的能量值；

所述控制板还用于通过所述接口板获取所述能量值，根据所述能量值监控所述储能板的储能状态。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述接口板包括滤波接口、驱动接口和控制接口，其中，所述滤波接口与所述驱动接口均为排线接口；

所述滤波板通过所述滤波接口与所述接口板连接；

所述驱动板通过所述驱动接口与所述接口板连接；

所述控制板通过所述控制接口与所述接口板连接。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括风扇模块；

所述风扇模块包括风扇电源以及风扇；

所述风扇电源与所述电网接口连接，用于获取所述电网系统输送的电信号，并将所述电信号转换成所述风扇的适配电源，给所述风扇供电；

其中，所述风扇电源的电源接口设置在所述接口板上，所述接口板上还设置有与所述电源接口连接的风扇接口，所述风扇与所述风扇接口连接。

10.一种负载发生系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1～9任一项所述的负载发生装置，还包括上位机；

所述上位机与所述负载发生装置通信连接。