CN219641898U - 一种模块化大功率直流负载 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化的大功率直流负载，采用为从电网提取电压380V、频率50Hz的工频交流电作为整个实用新型结构的输入，其主要结构包括人机交互模块、电能计量模块、并网逆变模组、主控制模块、直流继电器、交流接触器、断路器和直流负载，并网逆变模组包括多个并联连接的并网逆变模块，而并网逆变模块由小型断路器和并网逆变器相互连接组成。本实用新型能够较为容易的进行扩容改造，即改造时只需要根据大功率直流电源所需的最大功率，计算出所需并网逆变模块的数量，并将多个并网逆变模块通过并联连接组装。能够满足大功率直流电源的负载要求，即使某个模块损坏也不影响整个设备结构的运行，具有很好的容错性以及维护性能较好。

Description

一种模块化大功率直流负载

技术领域

本实用新型涉及直流负载的技术领域，具体涉及一种模块化大功率直流负载。

背景技术

电子负载是基于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术设计实现的一种电力电子装置，可用于模拟各种负载特性，具有使用灵活和节约能源等优点。电子负载分为直流电子负载和交流电子负载，按能量是否回馈电网分为馈能式电子负载和耗能式电子负载。通常使用电子负载来对电源进行老化放电试验和输出特性试验等，以测试电源的相关技术指标和性能。

随着科技的发展，用电功率的不断增长，也就加剧着电网的负担，存在着变压器容量的扩容需要成本的增加以及时间的不确定性。然而当企业需要测试大功率直流电源，且企业内部的变压器容量不能够满足时，往往难以继续测试。因此，需要增加企业电力容量，通常采用以下这几个方案：采用变压器扩容或电池储能的方案。但是这样带来的问题就是成本的大幅度增加，不仅增加一次性的投资金额，对后续的维护费用也产生较大的影响。

实用新型内容

本实用新型的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本实用新型的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提供一种模块化大功率直流负载，满足不同功率等级的大功率直流电源，能够很好的解决大功率直流电源的负载问题。同时当企业变压器容量不够时，在不增加资金投入的情况下，能够满足大功率直流电源的供电。用以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：包括主控制模块、并网逆变模组和直流负载，所述并网逆变模组的输入端通过断路器连接电网输出端，所述并网逆变模组的输出端连接直流负载，所述并网逆变模组包括多个并联连接的并网逆变模块，而所述并网逆变模块由小型断路器和并网逆变器相互连接组成，所述主控制模块通过CAN总线接口与所述并网逆变器通信连接。

优选的，所述断路器的输出端与所述并网逆变模组的输入端之间连接交流接触器，所述交流接触器与所述主控制模块通信连接。交流接触器通常用于启动设备，利用不同的控制接线方法可以控制电动机的正反转、启停，并可利用控制电缆的长短实现远程控制，改变接法还可以实现多地控制。使用时，则是通过交流接触器来启动并网逆变模组。

优选的，所述并网逆变模组的输出端与所述直流负载之间连接直流继电器，所述直流继电器与所述主控制模块通信连接。直流继电器是指采用直流电流供电的一种电子控制器件，应用于自动控制电路中相当于“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

优选的，所述直流继电器的输出端与所述直流负载之间连接分流器。分流器是一种测量直流电流用的仪器，根据直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。使用时，通过分流器扩大电流的测量范围，并能保证测量时的准确度等问题。

优选的，所述主控制模块通过RS485接口与电能计量模块通信连接，所述电能计量模块的取样端连接于所述直流继电器的输出端与所述直流负载之间。RS485接口属于OSI模型物理层的电气特性规定为2线、半双工、平衡传输线多点通信的标准。电能计量模块通过取样端可获取直流负载的电压，当直流负载的电压大于人机交互模块发送的最低启动电压时，则打开直流继电器启动并网逆变模组。

优选的，所述主控制模块通过RS232接口与人机交互模块通信连接。RS232接口是常用的串行通信接口标准之一，主控制模块与人机交互模块通信连接，使用户可在人机交互模块的触摸屏上设定回馈电流、回馈功率，并同时显示整个实用新型结构的运行状态。

与现有技术相比，本实用新型所提供的有益效果是：

本实用新型结构简单，安装及使用时的稳定性得到有效提高。采用为从电网提取电压380V、频率50Hz的工频交流电作为整个实用新型结构的输入，主要包括人机交互模块、电能计量模块、并网逆变模组、主控制模块、直流继电器、交流接触器、断路器和直流负载。能够较为容易的进行扩容改造，即改造时只需要根据大功率直流电源所需的最大功率，计算出所需并网逆变模组中并网逆变模块的数量，并将它们通过并联连接组装。能够满足大功率直流电源的负载要求，即使某个模块损坏也不影响整个设备结构的运行，具有很好的容错性以及维护性能较好。

附图说明

图1为本实用新型的模块结构连接图；

图2为本实用新型中并网逆变模组的连接图；

图3为本实用新型中主控制模块与外部通信连接图；

图4为本实用新型的控制流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

本实施例提供的一种模块化大功率直流负载，参照图1-4所示：本实用新型包括人机交互模块、电能计量模块、并网逆变模组、主控制模块、直流继电器、交流接触器、断路器和直流负载。并网逆变模组可由多个并网逆变模块并联而成，并网逆变模块则是由小型断路器和并网逆变器相互连接组成。根据实际需求能够较为容易的进行扩容改造，只需要增加并网逆变模块的数量即可满足大功率直流电源的供电。断路器则可切断和接通电路，以便及时切断故障电路，防止事故扩大保证整体能够安全运行。

将从电网提取工频交流电作为整个实用新型结构的输入，工频交流电的电压为380V、频率为50HZ，即提取到的工频交流电接入断路器的输入端。断路器的输出端与交流接触器的输入端相连接，交流接触器的输出端与并网逆变模组的输入端相连接，并网逆变模组的直流输出端与直流继电器的输入端相连接，直流继电器的输出端与分流器的输入端相连接，分流器的输出端与直流负载相连接。

主控制模块通过CAN总线接口与并网逆变模组中的并网逆变器通讯连接，实现双向即时通讯控制。主控制模块通过RS232接口与人机交互模块通讯连接，实现双向即时通讯控制。主控制模块通过RS485接口与电能计量模块通讯连接，实现双向即时通讯控制。主控制模块的其中一个输出端与直流继电器的正极端相连接，而将直流继电器的负极端接地。主控制模块的另一个输出端与交流接触器的正极端相连接，而将交流接触器的负极端接地。

人机交互模块通过RS232接口与主控制模块相连，用户可设定回馈电流、回馈功率，并同时显示整个实用新型结构的运行状态。电能计量模块的取样a端与分流器的输入端连接，电能计量模块的取样b端连接在直流负载正极端与分流器的输出端之间，电能计量模块的取样c端连接在直流负载负极端与分流器的输出端之间，通过RS485接口通讯发送给主控制模块。主控制模块得到电能计量模块发送实时直流负载的电压，并且主控制模块得到人机交互模块发送的最低启动电压后，由主控制模块进行判断是否启动设备。

具体而言，将该工频三相交流输入电压的A相与断路器第一个触点J1-1的输入a端相连接，工频三相交流输入电压的B相与断路器第二个触点J1-2的输入a端相连接，工频三相交流输入电压的C相与断路器第三个触点J1-3的输入a端相连接。

断路器第一个触点J1-1的输出b端与交流接触器第一个触点J2-1的输入a端相连接，断路器第二个触点J1-2的输出b端与交流接触器第二个触点J2-2的输入a端相连接，断路器第三个触点J1-3的输出b端与交流接触器第三个触点J2-3的输入a端相连接。

交流接触器第一个触点J2-1的输出b端与小型断路器1第一个触点J3-1的输入a端相连接，同时与小型断路器2第一个触点J4-1的输入a端相连接，直至与小型断路器n第一个触点J(n+2)-1的输入a端相连接。交流接触器第二个触点J2-2的输出b端与小型断路器1第二个触点J3-2的输入a端相连接，同时与小型断路器2第二个触点J4-2的输入a端相连接，直至与小型断路器n第二个触点J(n+2)-2的输入a端相连接。交流接触器第三个触点J2-3的输出b端与小型断路器1第三个触点J3-3的输入a端相连接，同时与小型断路器2第三个触点J4-3的输入a端相连接，直至与小型断路器n第三个触点J(n+2)-3的输入a端相连接。

小型断路器1第一个触点J3-1的输出b端与并网逆变器1交流输入a端相连接,小型断路器1第二个触点J3-2的输出b端与并网逆变器1交流输入b端相连接,小型断路器1的第三个触点J3-3的输出b端与并网逆变器1交流输入c端相连接。小型断路器2第一个触点J4-1的输出b端与并网逆变器2交流输入a端相连接,小型断路器2第二个触点J4-2的输出b端与并网逆变器2交流输入b端相连接,小型断路器2第三个触点J4-3的输出b端与并网逆变器2交流输入c端相连接。直至小型断路器n第一个触点J(n+2)-1的输出b端与并网逆变器n交流输入a端相连接,小型断路器n第二个触点J(n+2)-2的输出b端与并网逆变器n交流输入b端相连接,小型断路器n第三个触点J(n+2)-3的输出b端与并网逆变器n交流输入c端相连接。

并网逆变器1的直流输出正极端、并网逆变器2的直流输出正极端以及并网逆变器n的直流输出正极端相互连接，并同时与直流继电器第一个触点J(n+3)-1的输入a端相连接。并网逆变器1的直流输出负极端、并网逆变器2的直流输出负极端以及并网逆变器n的直流输出负极端相互连接，并同时与直流继电器第二个触点J(n+3)-2的输入a端相连接。

直流继电器第一个触点J(n+3)-1的输出b端与直流负载的正极端相连接，直流继电器第二个触点J(n+3)-2的输出b端与分流器的输入a端相连接，分流器的输出b端与直流负载的负极端相连接。

更进一步而言，并网逆变器选用为英飞源型号为BEG75050。BEG75050模块的最高输出电压为750V，最高输出电流为50A，那么则需要500除以50等于10个模块，也就是说n的值即为10。

参照图4所示，本实施例的工作流程为：

首先，在人机交互模块上设置并网电流的最低启动电压并传输给主控制器模块。然后，通过电能计量模块检测直流负载的电压，若直流负载的电压小于最低启动电压，则继续由电能计量模块实时接收直流负载的电压。若直流负载的输出电压大于最低启动电压，则向主控制模块发出信号闭合直流继电器和交流接触器工作。接着，并网逆变器根据主控制模块的指令发出相应的电流和功率，闭合相应数量的小型断路器，使并网逆变器开始执行工作。再结合通过电能计量模块取样端检测直流继电器输出的电流和功率是否完成。当出现故障时，立即断开直流继电器后结束运行。若没有出现故障则继续进行并网逆变，直至断开直流继电器后结束运行。在需要扩容时也只需要增加相对应的并网逆变模块的数量并联即可，从而满足大功率直流电源的负载。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型还可以有其他的实施方式。对于本领域的技术人员来说，依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种模块化大功率直流负载，其特征在于：包括主控制模块、并网逆变模组和直流负载，所述并网逆变模组的输入端通过断路器连接电网输出端，所述并网逆变模组的输出端连接直流负载，所述并网逆变模组包括多个并联连接的并网逆变模块，而所述并网逆变模块由小型断路器和并网逆变器相互连接组成，所述主控制模块通过CAN总线接口与所述并网逆变器通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化大功率直流负载，其特征在于：所述断路器的输出端与所述并网逆变模组的输入端之间连接交流接触器，所述交流接触器与所述主控制模块通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种模块化大功率直流负载，其特征在于：所述并网逆变模组的输出端与所述直流负载之间连接直流继电器，所述直流继电器与所述主控制模块通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种模块化大功率直流负载，其特征在于：所述直流继电器的输出端与所述直流负载之间连接分流器。

5.根据权利要求4所述的一种模块化大功率直流负载，其特征在于：所述主控制模块通过RS485接口与电能计量模块通信连接，所述电能计量模块的取样端连接于所述直流继电器的输出端与所述直流负载之间。

6.根据权利要求5所述的一种模块化大功率直流负载，其特征在于：所述主控制模块通过RS232接口与人机交互模块通信连接。