CN220775777U - 一种电子负载接口切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子负载接口切换装置，包括壳体，以及设置在壳体上的3组输入接口、6个输出接口、触摸显示屏、电源接口、电源开关和设置在壳体内部的接线切换控制器；不同类型的电源分别连接至3组输入接口，3组输入接口与接线切换控制器电连接，接线切换控制器与触摸显示屏电连接，用于控制开关切换电路，并切换不同的接线方式，接线切换控制器与6个输出接口电连接，6个输出接口与电子负载电连接。本实用新型通过接线切换控制器切换电子负载不同的接入方式，实现可编程电子负载的最大化利用，不需要修改电子负载的输入接口，即可完成分布式能源模拟线路中光伏发电各类系统台区的模拟。

Description

一种电子负载接口切换装置

技术领域

本实用新型涉及低压台区模拟仿真及电子负载技术领域，具体涉及一种电子负载接口切换装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

配变台区具有点多面广、现场安装环境复杂多样的特点，每个台区设备数量多。随着低压配网需求爆发式增长，配网监测终端本身扩展难度大，台区业务扩展和功能深化应用受到限制。因此，建立低压台区模拟测试平台，可以模拟真实的低压台区运行环境，全面的协调、控制台区内的全部设备，为设计低压智能台区综合解决方案提供借鉴。

现有的低压台区模拟仿真平台包括台区配电模拟线路和分布式能源模拟线路。其中，分布式能源模拟线路能够模拟不同光伏发电系统的光伏发电过程，通过光伏模拟器模拟太阳能电池板输出特性，模拟不同光照和温度下的I-V曲线，也可再通过逆变器输出相应的交直流，为电网及负载供电。即，光伏模拟器、光伏逆变器等不同电源与负载连接，实现分布式能源线路的模拟。光伏逆变器具备自发自用、分时电价、定时充放电和被动模式这四种工作模式，而在其前三种工作模式下需要连接紧急负载，以此实现现实条件的模拟。目前，可选用可编程电子负载作为紧急负载，动态模拟负载变化。可编程交直流电子负载具备多项功能，使用方便且输出精准，通过不同的连线以及参数设置，实现分布式能源模拟线路中光伏发电各类系统台区的模拟。

但是，可编程交直流电子负载的输入接口定义单一，与配置不同负载接口的光伏发电系统难以直接匹配，若修改输入电源，则需要将原有输入接口进行拆线并且重新连接，操作繁琐。此外，可编程交直流负载价格昂贵，采用不同接口的可编程电子负载完成低压台区分布式能源模拟，成本高昂。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本实用新型提供了一种电子负载接口切换装置，连接光伏模拟器、光伏逆变器等不同电源，切换不同的接线方式，再与可编程电子负载连接，充分利用可编程电子负载，且不需要修改电子负载的输入接口，完成分布式能源模拟线路中光伏发电各类系统台区的模拟。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种电子负载接口切换装置，包括壳体，以及设置在壳体上的3组输入接口、6个输出接口、触摸显示屏和设置在壳体内部的接线切换控制器；

不同类型电源分别连接至3组输入接口，所述3组输入接口与接线切换控制器电连接，所述接线切换控制器与触摸显示屏电连接，用于控制开关切换电路，并切换不同的接线方式，所述接线切换控制器与6个输出接口电连接，所述6个输出接口与电子负载电连接。

进一步的技术方案，所述3组输入接口中，

1组为三相交流电源接口，包括A相交流电源接口、B相交流电源接口、C相交流电源接口和中线电源接口；

1组为单相交流电源接口，包括单相火线电源接口和单相零线电源接口；

1组为单相并联交流电源接口，包括单相并联火线电源接口和单相并联零线电源接口。

进一步的技术方案，所述6个输出接口，每两个正负极输出接口一组，每组分别与电子负载中的一个机柜相连接。

进一步的技术方案，所述电子负载接口切换装置还包括设置在壳体上的电源接口和电源开关；

外部电源通过接电线与电源接口连接，所述电源接口与电源开关、触摸显示屏和接线切换控制器电连接。

进一步的技术方案，所述开关切换电路包括15个继电器K1-K15，3组输入接口通过15个继电器与6个输出接口连接。

进一步的技术方案，继电器K1、K2、K3、K4、K5和K6导通，其它继电器关断，A相交流电源接口、B相交流电源接口、C相交流电源接口和中线电源接口与6个输出接口接成三相Y型接法；

继电器K1、K2、K3、K7、K8和K9导通，其它继电器关断，A相交流电源接口、B相交流电源接口、C相交流电源接口和中线电源接口与6个输出接口接成三相△接法；

继电器K10、K11导通，其它继电器关断，单相火线电源接口和单相零线电源接口与2个输出接口接成单相接法；

继电器K12、K13、K14、K15导通，其它继电器关断，单相并联火线电源接口和单相并联零线电源接口与4个输出接口接成单相并联接法。

进一步的技术方案，所述接线切换控制器包括电连接的DSP微处理器、AD采样单元、电平转换单元、接线切换单元、采样调理单元和供电单元。

进一步的技术方案，所述AD采样单元采用型号为AD7616BSTZ的16路AD采样芯片，所述AD采样芯片通过AD引脚与所述DSP微处理器连接，所述DSP微处理器采用DSP28335芯片。

进一步的技术方案，所述DSP28335芯片通过PWM引脚与电平转换单元电连接，所述电平转换单元与接线切换单元电连接。

进一步的技术方案，所述接线切换单元包括继电器及继电器驱动电路，所述继电器采用单路继电器和双路继电器。

与现有技术相比，本实用新型存在以下有益效果：

本实用新型提出了一种电子负载接口切换装置，能够充分利用现有的少数可编程电子负载设备，根据输入电源类型的不同，控制电子负载切换不同的接入方式，包括三相Y型接法、三相△型接法、单相接法和单相并联接法，实现可编程电子负载的利用最大化，不需要修改电子负载的输入接口，即可完成分布式能源模拟线路中光伏发电各类系统台区的模拟。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型所述电子负载接口切换装置的结构示意图；

图2是本实用新型所述电子负载接口切换装置输出面的平面示意图；

图3是本实用新型所述装置接口连接的示意图；

图4是本实用新型所述装置接口连接的原理图；

图5是本实用新型所述装置的接线切换控制器中AD采样单元的电路原理图；

图6是本实用新型所述装置的接线切换控制器中DSP微处理器的电路原理图；

图7是本实用新型所述装置的接线切换控制器中电平转换单元的电路原理图；

图8是本实用新型所述装置的接线切换控制器中触摸显示屏的接口电路原理图；

图9是本实用新型所述装置的接线切换控制器中接线切换单元的电路原理图；

图10是本实用新型所述装置的接线切换控制器中采样调理单元的电路原理图；

图11是本实用新型所述装置的接线切换控制器中供电单元的电路原理图。

其中，1、3组输入接口；2、6个输出接口；3、触摸显示屏；4、电源接口；5、电源开关；6、壳体。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如下图1和图2所示，本实用新型公开了一种电子负载接口切换装置，包括壳体6，以及设置在壳体上的3组输入接口1、6个输出接口2、触摸显示屏3、电源接口4、电源开关5和设置在壳体内部的接线切换控制器。

本实用新型所提出的电子负载接口切换装置通过3组输入接口1连接前级的电源，通过6个输出接口2连接后级的一个可编程电子负载，如图3所示，前级的输入电源类型包括三相交流电源、单相交流电源和单相交流并联电源，因此，本实用新型所述装置设置3组输入接口，其中1组为三相交流电源接口，包括A相交流电源接口、B相交流电源接口、C相交流电源接口和中线电源接口(即N电源接口)；1组为单相交流电源接口，包括单相火线电源接口和单相零线电源接口；1组为单相并联交流电源接口，包括单相并联火线电源接口和单相并联零线电源接口。

后级的可编程电子负载由3个机柜组成，包括IT8617机柜和两个IT8615机柜，其中，三个机柜同时使用时，可作为三相负载，即电源和可编程电子负载进行连接时，可以采用三相△接法，也可以采用三相Y型接法。进一步的，3个机柜也可以单相单独使用，即电源和可编程电子负载进行连接时，可以采用单向连接。进一步的，2个IT8615机柜也可以并联使用，作为单相负载进行使用，电源和可编程电子负载进行连接时，可以采用单向并联连接。每相的电流不大于30A，电压不高于400V。本实用新型所提出的电子负载接口切换装置上设有6个输出接口，两个正负极输出接口一组，每组分别与可编程电子负载中的一个机柜相连接。

本实用新型所提出的电子负载接口切换装置中，电源接口用于连接电源线，电源开关用于控制电源为装置供电，触摸显示屏用于选择不同的接线方式，同时显示相关的电流电压参数。本实用新型所述装置中，触摸显示屏采用大屏幕高分辨率TFT彩屏液晶显示屏，显示界面采用最新设计元素，简洁大方，显示清晰直观，操作简单人性化，方便上手。该触摸显示屏与设置在壳体内部的接线切换控制器电连接，所述接线切换控制器用于控制切换不同的接线方式。

具体的，当三相电源通过三相交流电源接口接入接口切换装置时，通过触摸显示屏选择第一或第二种接线方式，即选择三相△接法或三相Y型接法，此时，6个输出接口与可编程电子负载的三个机柜连通，三个机柜作为三个负载同时使用；当单相电源通过单相交流电源接口接入接口切换装置时，通过触摸显示屏选择第三种接线方式，即选择单相接法，此时，6个输出接口中的任一组输出接口与可编程电子负载的对应机柜连通，单个机柜作为单相负载使用；当单相并联电源通过单相并联交流电源接口接入接口切换装置时，通过触摸显示屏选择第四种接线方式，即选择单相并联接法，此时，6个输出接口中的每组输出接口与可编程电子负载的对应机柜连通，每个机柜作为单相负载并联使用。需注意的是，三相电源与单相电源/单相并联电源不能同时启动。

本实用新型所提出的电子负载接口切换装置中，所述接线切换控制器用于控制开关切换电路，切换不同的接线方式。如图4所示，3组输入接口与开关切换电路连接，A、B、C、N三相交流电源，A(零)、N(火)单相交流电源通过3组输入接口接入开关切换单元；开关切换电路与6个输出接口(1+、1-、2+、2-、3+、3-三组输出端子)连接，该开关切换电路包括15个继电器K1-K15，接线切换控制器通过控制继电器的导通或关断，实现四种接线方式，具体的：

(1)当三相电源通过三相交流电源接口接入接口切换装置时，通过触摸显示屏选择第一种接线方式，此时，接线切换控制器控制继电器K1、K2、K3、K4、K5和K6导通，其它继电器关断，“1+、1-、2+、2-、3+、3-”输出端子与“A、B、C、N”三相电源输入端子连接成为三相Y型接法；

(2)当三相电源通过三相交流电源接口接入接口切换装置时，通过触摸显示屏选择第二种接线方式，此时，接线切换控制器控制继电器K1、K2、K3、K7、K8和K9导通，其它继电器关断，“1+、1-、2+、2-、3+、3-”输出端子与“A、B、C、N”三相电源输入端子连接成为三相△接法；

(3)当单相电源通过单相交流电源接口接入接口切换装置时，通过触摸显示屏选择第三种接线方式，此时，接线切换控制器控制继电器K10和K11导通，其它继电器关断，“火(单)、零(单)”输入端子(即单相火线电源接口和单相零线电源接口)与“1+、1-”输出端子连接成单相接法；

(4)当单相并联电源通过单相并联交流电源接口接入接口切换装置时，通过触摸显示屏选择第四种接线方式，此时，接线切换控制器控制继电器K12、K13、K14和K15导通，其它继电器关断，“火(并)、零(并)”输入端子(即单相并联火线电源接口和单相并联零线电源接口)与“2+、2-、3+、3-”输出端子连接成单相并联接法。

进一步的，上述接线切换控制器包括DSP微处理器、AD采样单元、电平转换单元、接线切换单元、采样调理单元和供电单元。

所述AD采样单元采用16路AD采样芯片AD7616BSTZ，包括16路模拟输入接口和16路数据输出接口，用于将采集的模拟信号转换为数据信号。如图5所示，该芯片共包括用于采集模拟量的16个VIN引脚和用于输出数字量的16个AD引脚。在本实施例中，该切换装置采集了五组电压和五组电流信号，包括三相电源连接时输入的三组电压信号以及电流信号、两组单相电源连接装置时输入的两组电压信号和电流信号，这五组电压和五组电流信号均通过该AD采样芯片采集模拟量后转换为数字量，并通过AD引脚输出。

所述AD采样单元与DSP微处理器电连接，通过AD引脚将转换的数字量输入至DSP微处理器，该DSP微处理器采用DSP28335芯片，如图6所示。考虑到虽然DSP28335芯片也包括AD引脚，具有模拟量采集功能，但是其采样精度低，因此，本实施例将DSP28335芯片的AD功能屏蔽，即该芯片的AD引脚接AGND，而采用外置高精度AD芯片AD7616BSTZ进行模拟量采样。

AD芯片通过AD引脚将转换的数字量输入至DSP28335芯片，该芯片将接收到的数字量转化为实际电压和电流数值，并将采样到的数据通过串行通讯方式发送给触摸显示屏，同时接收触摸显示屏下发的数据及信号，此外，更重要的是，通过该DSP28335芯片控制继电器的通断。具体的，该触摸显示屏通过串行通讯接口将下发的信号发送至DSP芯片，该触摸显示屏的接口电路H1如图8所示。

DSP28335芯片通过PWM引脚将数字量信号输出至电平转换单元，该电平转换单元如图7所示，包括多个74LVXC3245MTCX芯片，在本实施例中，该电平转换单元包括3个74LVXC3245MTCX芯片，其中，A0-A7作为该芯片的输入，B0-B7作为该芯片的输出，DSP28335芯片的PWM引脚与该芯片的输入引脚连接，通过该芯片将DSP28335输出的3.3V信号转换为5V信号，用于驱动接线切换单元中的继电器。此外，该芯片的其余引脚所对应的信号，如R信号和T信号，其为预留的冗余信号接口，在本装置中并未使用。

所述接线切换单元如图9所示，包括继电器及其驱动电路。电平转换单元与驱动电路电连接，该驱动电路与相应的继电器连接，用于驱动继电器的通断。本实用新型所述装置采用10个继电器按照上述开关切换电路的连接方式连接，其中，继电器K2、K5、K6、K7、K10采用HF161型号的单路继电器，其余的采用HF175F-12-2HTF型号的双路继电器。针对单路继电器，一个驱动信号只能控制一路的通断，针对双路继电器，一个驱动信号可以同时控制两路的通断，考虑到本装置中有多个继电器是同时导通和关闭的，因此，将这些继电器共用一个驱动信号，进一步降低装置的复杂度和成本。

继电器K1-K10的输入引脚分别是1、2号引脚，其中1号引脚接12V电源，2号引脚接KVCC1-KVCC10，2号引脚的信号来源于继电器驱动电路，当KVCC信号为低电平时，继电器输出引脚3、4导通，当KVCC信号为高电平时，继电器输出引脚3、4关断。K1-K10为DSP输出信号经过电平转换芯片(即74LVXC3245MTCX芯片)得到，由于其不能直接用于驱动继电器，因此设置继电器驱动电路，将输入K1-K10的信号进行功率放大，得到KVCC1-KVCC10信号来驱动继电器。

作为另一种实施方式，本实用新型所述装置的控制器中还包括采样调理单元，所述采样调理单元如图10所示，该单元设置在AD采样单元之前，将大电压和大电流信号转化到AD采样芯片可接受的范围之内(AD采样芯片只能接收±5V范围内的信号)。

所述供电单元如图11所示，用于将外接电源转换为12V电源以及将12V电源转换为5V电源，为各单元供电。

本实用新型的具体工作过程如下：

将外部电源通过电源线连接至电子负载接口切换装置的电源接口，打开相应的电源开关，启动接口切换装置；

将三相电源通过三相交流电源接口接入接口切换装置，即将三相电源的A、B、C三相分别接入A相交流电源接口、B相交流电源接口、C相交流电源接口，同时将中线接入中线电源接口；将接口切换装置后端的6个输出接口通过导线与可编程电子负载的三个机柜连接；通过触摸显示屏选择第一或第二种接线方式，即选择三相△接法或三相Y型接法，此时，6个输出接口与可编程电子负载的三个机柜连通，三个机柜作为三个负载同时使用；

将单相电源通过单相交流电源接口接入接口切换装置，即将单相电源的零线和火线分别接入单相火线电源接口和单相零线电源接口；将接口切换装置后端的2个输出接口通过导线与可编程电子负载的一个机柜连接；通过触摸显示屏选择第三种接线方式，即选择单相接法，此时，2个输出接口与可编程电子负载的对应单个机柜连通，单个机柜作为单相负载使用；

将单相并联电源通过单相并联交流电源接口接入接口切换装置，即将两个并联的单相电源的零线和火线分别接入单相火线电源接口和单相零线电源接口、单相并联火线电源接口和单相并联零线电源接口；将接口切换装置后端的两组2个输出接口通过导线分别与可编程电子负载的两个机柜连接；通过触摸显示屏选择第四种接线方式，即选择单相并联接法，此时，4个输出接口中的每组输出接口与可编程电子负载的对应机柜连通，每个机柜作为单相负载并联使用。

本实用新型所提出的电子负载接口切换装置能够充分利用现有的少数可编程电子负载设备，根据输入电源类型的不同，控制电子负载切换不同的接入方式，包括三相Y型接法、三相△型接法、单相接法和单相并联接法，实现可编程电子负载的利用最大化，不需要修改电子负载的输入接口，即可完成分布式能源模拟线路中光伏发电各类系统台区的模拟。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种电子负载接口切换装置，其特征是，包括壳体，以及设置在壳体上的3组输入接口、6个输出接口、触摸显示屏和设置在壳体内部的接线切换控制器；

不同类型电源分别连接至3组输入接口，所述3组输入接口与接线切换控制器电连接，所述接线切换控制器与触摸显示屏电连接，用于控制开关切换电路，并切换不同的接线方式，所述接线切换控制器与6个输出接口电连接，所述6个输出接口与电子负载电连接。

2.如权利要求1所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，所述3组输入接口中，

1组为三相交流电源接口，包括A相交流电源接口、B相交流电源接口、C相交流电源接口和中线电源接口；

1组为单相交流电源接口，包括单相火线电源接口和单相零线电源接口；

1组为单相并联交流电源接口，包括单相并联火线电源接口和单相并联零线电源接口。

3.如权利要求1所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，所述6个输出接口，每两个正负极输出接口一组，每组分别与电子负载中的一个机柜相连接。

4.如权利要求1所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，所述电子负载接口切换装置还包括设置在壳体上的电源接口和电源开关；

外部电源通过接电线与电源接口连接，所述电源接口与电源开关、触摸显示屏和接线切换控制器电连接。

5.如权利要求1所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，所述开关切换电路包括15个继电器K1-K15，3组输入接口通过15个继电器与6个输出接口连接。

6.如权利要求5所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，继电器K1、K2、K3、K4、K5和K6导通，其它继电器关断，A相交流电源接口、B相交流电源接口、C相交流电源接口和中线电源接口与6个输出接口接成三相Y型接法；

继电器K1、K2、K3、K7、K8和K9导通，其它继电器关断，A相交流电源接口、B相交流电源接口、C相交流电源接口和中线电源接口与6个输出接口接成三相△接法；

继电器K10、K11导通，其它继电器关断，单相火线电源接口和单相零线电源接口与2个输出接口接成单相接法；

继电器K12、K13、K14、K15导通，其它继电器关断，单相并联火线电源接口和单相并联零线电源接口与4个输出接口接成单相并联接法。

7.如权利要求1所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，所述接线切换控制器包括电连接的DSP微处理器、AD采样单元、电平转换单元、接线切换单元、采样调理单元和供电单元。

8.如权利要求7所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，所述AD采样单元采用型号为AD7616BSTZ的16路AD采样芯片，所述AD采样芯片通过AD引脚与所述DSP微处理器连接，所述DSP微处理器采用DSP28335芯片。

9.如权利要求8所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，所述DSP28335芯片通过PWM引脚与电平转换单元电连接，所述电平转换单元与接线切换单元电连接。

10.如权利要求7所述的一种电子负载接口切换装置，其特征是，所述接线切换单元包括继电器及继电器驱动电路，所述继电器采用单路继电器和双路继电器。