一種非線性負載模擬裝置的製作方法

2023-09-14 03:32:00

本發明涉及逆變電源領域，具體涉及一種非線性負載模擬裝置。

背景技術：

逆變電源是通過變流器將直流電能轉化為交流電能(主要是工頻交流電能)，以滿足常規用電設備在特殊條件下(如野外、停電)的用電需求。

隨著科技的發展，電子設備應用越來越廣泛。因此，逆變電源在很多應用場景下是為電子設備供電。然而，電子設備普遍內含整流濾波電路，這種電路的特點是：電流與電壓不呈線性對應關係，只有當電源電壓瞬時值超過濾波電容端電壓時，才會有電流產生，而且電流值與濾波電容容量、電源端電壓瞬時值與電容端電壓差值、線路阻抗有關。此電流呈現強烈的脈衝特徵，峰值大大高於同功率的線性負載電流，因此這種負載被稱為非線性負載。在電學上，把周期電流的峰值與有效值之比稱為峰值因數，通常用cf表示。

非線性負載的峰值電流對逆變電源的載流電子器件是極大的考驗。計算機類負載輸入電流的cf值可達2.4～2.6，因此一般要求逆變器能提供cf值為3的輸出能力。如果在可靠性要求更高的場合，對逆變器的電流cf值承受能力的要求更高。

逆變器對電流峰值因數的承載能力考核，是逆變器生產製造中必須完成的工作。因此，需要將逆變器接入非線性負載，以測試逆變器的承載能力。現有非線性負載按照rcd電路模擬，通過調整電阻阻值和電容容量，來調節負載功率和電流峰值因數。

然而，rcd電路構成的非線性負載模擬裝置，存在以下缺點：

1、電阻阻值和電容容量的調節作用相互耦合，使負載功率和電流峰值因數不按預期規律變化，調節難度大。

2、rcd電路構成的非線性負載模擬裝置，在cf接近2.8時，無論增大電阻功率還是增加電容容量，很難將cf再往上調節。而這對日益嚴格的可靠性評價來講，顯然是不夠的。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的是提供一種非線性負載模擬裝置，解決現有逆變器加載測試中，採用傳統rcd電路模擬時調節困難、電流峰值因數幅值有限的問題。

本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，一種非線性負載模擬裝置，包括整流橋、阻容配對簇、二極體簇、直流固態繼電器簇、絕緣柵雙極型電晶體和觸發控制單元；

所述整流橋對被測逆變器輸出的交流電進行全波整流，變為脈動直流電；

所述二極體簇、阻容配對簇、直流固態繼電器簇依次連接於整流橋的輸出端；

所述絕緣柵雙極型電晶體連接在直流固態繼電器簇的並聯點下端，對阻容配對簇與整流後的脈動直流電進行通斷控制；

所述觸發控制單元連接於整流橋的輸出端之間，用於控制絕緣柵雙極型電晶體的接通和關斷，所述二極體簇包括若干個並聯的二極體；所述阻容配對簇包括數量與二極體相同的阻容配對單元；所述直流固態繼電器簇包括數量與二極體相同的直流固態繼電器；每個二極體對應一個阻容配對單元，每個阻容配對單元對應一個直流固態繼電器；每個二極體的正極與整流橋的輸出端連接，負極與阻容配對單元的輸入端連接，阻容配對單元的輸出端與直流固態繼電器的正極連接，直流固態繼電器的負極與絕緣柵雙極型電晶體的集電極連接。

進一步，所述阻容配對單元包括電容和電阻，所述電容與電阻並聯連接。

進一步，所述觸發控制單元包括隔離變壓器、過零檢測模塊、光隔、穩壓模塊和單片機；所述隔離變壓器連接被測逆變器輸出端；所述隔離變壓器的輸出端與過零檢測模塊的輸入端連接，所述過零檢測模塊通過光隔與單片機輸入端相連；所述穩壓模塊為單片機供電；所述單片機輸出端連接絕緣柵雙極型電晶體的控制極g端。

由於採用了上述技術方案，本發明具有如下的優點：

本發明通過對觸發控制單元的調節，可以調節電流峰值因數；通過對阻容配對簇的控制，可以調節負載功率。因此，本負載模擬裝置實現了電流峰值因數和負載功率兩個維度的調節，而且相互耦合小，調節效果可預期，調節幅度比傳統技術更高。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中：

圖1為本發明的原理圖；

圖2為觸發控制單元的原理圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護範圍。

一種非線性負載模擬裝置，包括整流橋、阻容配對簇、二極體簇、直流固態繼電器、絕緣柵雙極型電晶體(igbt)和觸發控制單元。

所述整流橋對被測逆變器輸出的交流電進行全波整流，變為脈動直流電。

所述阻容配對簇，包括若干個電阻值和電容量匹配成對的阻容並聯組合。阻容參數匹配的原則是：1、各組在脈動直流電壓下工作的電流峰值因數一致；2、負載功率值按二進位規律排列。

所述二極體簇，包含若干個數量與阻容並聯組合匹配的二極體，設置在每個阻容並聯組合的上端，起單向隔離作用，避免各組阻容並聯組合間耦合幹擾。

所述直流固態繼電器簇，包含若干個數量與阻容並聯組合匹配的直流固態繼電器，設置在每個阻容並聯組合的下端，是對各個阻容並聯組合進行接入和分斷控制。

所述絕緣柵雙極型電晶體(igbt)連接在直流固態繼電器簇的並聯點下端，對阻容配對簇與整流後的脈動直流電能進行通斷控制。

所述觸發控制單元控制igbt在恰當的時機接通和關斷。

工作原理：

來自被測逆變電源輸出端的交流電能，在整流橋作用下變成脈動直流電能；觸發控制單元的隔離變壓器對被測逆變器輸出交流電壓進行採樣，由過零檢測模塊將電壓的過零時刻檢出，再經過光隔向單片機同步傳遞過零時刻的時間基準信號；單片機根據設定的程序，以過零點的時間為基準，延時輸出控制信號，控制絕緣柵雙極型電晶體(igbt)導通，逆變器對阻容配對簇充電；再經過一定延時，控制絕緣柵雙極型電晶體(igbt)關斷，逆變器停止對阻容配對簇充電。改變導通和關斷的延遲時間，就可以改變阻容充電開始和停止的時機。如果在電源電壓瞬時值高於電容當前端電壓值的時機導通igbt，則會有更高的充電峰值電流；如果導通的時間很短，則被測逆變器輸出電流的脈寬很窄，有效值減小，而峰值很高，因而電流峰值因數得以調高。改變直流固態繼電器簇的導通組合規律，就能改變接入的阻容並聯組合的編組規律，從而改變負載功率。二極體簇將每個阻容並聯組合單向隔離，可以避免各組之間並聯時相互耦合幹擾而影響特性，以提高操控性。

以上所述僅為本發明的優選實施例，並不用於限制本發明，顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。