負荷箱的製作方法
2024-01-24 09:48:15
技術領域
本實用新型涉及電力領域，尤其涉及一種負荷箱。
背景技術：
現有技術中載波通信的測試主要通過在火線和零線之間加入信號衰減器來實現，衰減器只能大致檢測載波通信的距離，因為衰減器頻率固定，衰減功率不變，所以不能反映電網的真實情況，無法判斷在真實的電網情況下，載波通信的成功率，以及哪種負載比較容易受到幹擾，最終無法科學地改進載波通信方案。
載波通信正在向寬帶載波發展，寬帶載波通信速率更快，帶寬更寬，對電網幹擾更為敏感，容易受到電網上諧波信號的影響而降低載波通信的成功率。在電力線載波通信測試中需要能夠提供程控變阻抗負載電路，以模擬實際電網中多種負載下的諧波幹擾。如何模擬實際電網中多種負載下的諧波是當前需要解決的技術問題。
技術實現要素：
本實用新型實施例提供一種負荷箱，能夠模擬實際電網中多種負載下的諧波幹擾，從而測試寬帶載波在多種諧波幹擾下的成功率。
本實用新型實施例採用如下技術方案：
一種負荷箱，包括：高頻開關電路、與所述高頻開關電路連接的驅動電路、與所述驅動電路連接的控制電路、與所述高頻開關電路連接的負載電路；
所述高頻開關電路通過高頻開關的斬波方式使阻性負載或容性負載在電網周期的各個時段產生不同頻率的諧波幹擾；所述驅動電路將輸入電壓信號轉變為換向信號送給CPLD，並通過所述控制電路發送的控制信號以及PWM信號經CPLD邏輯運算後通過高頻開關驅動器驅動高頻開關，所述控制電路對輸入電壓、輸入電壓過零點以及輸出電流進行檢測，並根據設定參數向驅動電路發出控制信號以及PWM信號；所述負載電路通過開關調節負載功率和負載類型。
可選的，所述設定參數包括以下至少一種：負載功率、負載類型、頻率、佔空比、時間段。
可選的，阻性負載時，所述高頻開關電路由主迴路開關S1以及主迴路開關S2和續流開關S3以及續流開關S4組成，S1和S2共發射極連接，S3和S4共發射極連接；
容性負載時，所述高頻開關電路由主迴路開關S1以及主迴路開關S2組成，S1和S2共發射極連接。
可選的，所述主迴路開關為IGBT或MOSFET，所述主迴路開關內部集成反向二極體；
所述續流開關為IGBT或MOSFET，所述續流開關內部集成反向二極體。
可選的，所述的驅動電路由輸入電壓換向檢測電路和經CPLD進行邏輯控制的驅動單元組成。
可選的，所述的控制電路由實時時鐘電路、顯示與按鍵電路，電壓電流反饋電路以及單片機組成，通過所述單片機存儲指令所述顯示和按鍵電路在一個電網工頻周期內設置多個時段，每個時間段負載接入模式包括只接入電阻直通模式、只接入電阻PWM模式、只接入電容直通模式、只接入電容PWM模式、兩種同時接入直通模式、兩種同時接入PWM模式、空載模式。
可選的，每個時間段負載頻率可調，每個時間段負載佔空比可調；實時時鐘為用戶提供時間基準，針對總的運行時間段，所述顯示和按鍵電設置多個時間段，設置每一段時間長度，並且每一個時間段內設置負載接入方式以及負載功率。
可選的，阻性負載時，所述負載電路由控制開關以及負載電阻組成；
容性負載時，所述負載電路由限流電阻、控制開關以及負載電容組成。
可選的，所述負載開關用於實現負載功率和負載類型的調節。
可選的，所述負載開關為空氣開關或者繼電器。
基於上述技術方案的負荷箱，提供一種頻率、佔空比及負載可調的交流斬波電路，將市電交流電轉變為分時可變電壓、變頻率、變佔空比的脈衝電壓供給可變阻抗的負載上，以模擬實際電網中多種負載下的諧波幹擾，可測試寬帶載波在多種諧波幹擾下的成功率，為改進載波通信方案及提高載波通信的成功率提供理論依據。
應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本公開。
附圖說明
此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本實用新型的實施例，並與說明書一起用於解釋本實用新型的原理。
圖1是本實用新型實施例提供的負載電路結構圖。
圖2是本實用新型實施例提供的負荷箱的電容負載電路結構圖。
圖3是本實用新型實施例提供的負荷箱的驅動電路結構圖。
圖4是本實用新型實施例提供的負荷箱的系統框架圖。
圖5是本實用新型實施例提供的負荷箱的顯示和按鍵電路的工作流程圖。
圖6是本實用新型實施例提供的負荷箱的電壓反饋電路結構圖之一。
圖7是本實用新型實施例提供的負荷箱的電流反饋電路結構圖之二。
圖8是本實用新型實施例提供的負荷箱的空氣開關負載電路結構圖。
圖9是本實用新型實施例提供的負荷箱的繼電器負載電路結構圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在未做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
實施例1
如圖1所示，本實用新型實施例提供一種負荷箱，包括：高頻開關電路11、與所述高頻開關電路11連接的驅動電路12、與所述驅動電路12連接的控制電路13、與所述高頻開關電路11連接的負載電路14；
所述高頻開關電路11通過高頻開關的斬波方式使阻性負載或容性負載在電網周期的各個時段產生不同頻率的諧波幹擾；所述驅動電路12將輸入電壓信號轉變為換向信號送給CPLD，並通過所述控制電路13發送的控制信號以及PWM信號經CPLD邏輯運算後通過高頻開關驅動器驅動高頻開關，所述控制電路13對輸入電壓、輸入電壓過零點以及輸出電流進行檢測，並根據設定參數向驅動電路12發出控制信號以及PWM信號；所述負載電路14通過開關調節負載功率和負載類型。
在一個實施例中，所述設定參數包括以下至少一種：負載功率、負載類型、頻率、佔空比、時間段。
在一個實施例中，阻性負載時，所述高頻開關電路11由主迴路開關S1以及主迴路開關S2和續流開關S3以及續流開關S4組成，S1和S2共發射極連接，S3和S4共發射極連接。具體的，如圖1所示，當市電處於正半周時，開關S1進行高頻斬波，開關S2導通，續流管S3關斷，續流管S4導通，此時相當於一個正向的直流斬波電路，同時開關S3以及開關S4提供了電流續流迴路；當市電處於負半周時，開關S1導通，開關S2進行高頻斬波，續流管S3導通，續流管S4關斷，此時相當於一個負向的直流斬波電路，同時開關S3以及開關S4提供了電流續流迴路。
容性負載時，所述高頻開關電路11由主迴路開關S1以及主迴路開關S2組成，S1和S2共發射極連接。具體的，如圖2所示，當市電處於正半周時，開關S1進行高頻斬波，開關S2關斷，二極體VD2起到正嚮導電以及防止電容給電網放電功能，此時相當於一個正向的直流斬波電路；當市電處於負半周時，開關S1關斷，開關S2進行高頻斬波，二極體VD1起到正嚮導電以及防止電容給電網放電功能，此時相當於一個負向的直流斬波電路。
在一個實施例中，所述主迴路開關為IGBT或MOSFET，所述主迴路開關內部集成反向二極體；
所述續流開關為IGBT或MOSFET，所述續流開關內部集成反向二極體。
在一個實施例中，所述的驅動電路12由輸入電壓換向檢測電路和經CPLD進行邏輯控制的驅動單元組成。
在一個實施例中，所述的控制電路13由實時時鐘電路、顯示與按鍵電路，電壓電流反饋電路以及單片機組成，通過所述單片機存儲指令所述顯示和按鍵電路在一個電網工頻周期內設置多個時段，每個時間段負載接入模式包括只接入電阻直通模式、只接入電阻PWM模式、只接入電容直通模式、只接入電容PWM模式、兩種同時接入直通模式、兩種同時接入PWM模式、空載模式。
在一個實施例中，每個時間段負載頻率可調，每個時間段負載佔空比可調；實時時鐘為用戶提供時間基準，針對總的運行時間段，所述顯示和按鍵電設置多個時間段，設置每一段時間長度，並且每一個時間段內設置負載接入方式以及負載功率。
通過以上設置可模擬現實生活中各種功率的各種負載在電網工頻周期各個時段內的諧波影響，通過重複出現的方式，達到測試掛載在同一電網的載波通信的目的。
在一個實施例中，阻性負載時，所述負載電路14由控制開關以及負載電阻組成；
容性負載時，所述負載電路14由限流電阻、控制開關以及負載電容組成。
在一個實施例中，所述負載開關用於實現負載功率和負載類型的調節。
在一個實施例中，所述負載開關為空氣開關或者繼電器。
本實用新型實例的高頻開關電路11對於電阻負載，如圖1所示，由於電阻負載寄生有電感特性，在開關關斷時要進行續流，當市電處於正半周時，開關S1進行高頻斬波，開關S2導通，續流管S3關斷，續流管S4導通，此時相當於一個正向的直流斬波電路，同時開關S3以及開關S4提供了電流續流迴路；當市電處於負半周時，開關S1導通，開關S2進行高頻斬波，續流管S3導通，續流管S4關斷，此時相當於一個負向的直流斬波電路，同時開關S3以及開關S4提供了電流續流迴路。如圖2所示，對於電容負載，當市電處於正半周時，開關S1進行高頻斬波，開關S2關斷，二極體VD2起到正嚮導電以及防止電容給電網放電功能，此時相當於一個正向的直流斬波電路；當市電處於負半周時，開關S1關斷，開關S2進行高頻斬波，二極體VD1起到正嚮導電以及防止電容給電網放電功能，此時相當於一個負向的直流斬波電路。
本實用新型實例的驅動電路12原理圖，如圖3所示，驅動板採用西門康驅動板SKYPER 32，其系統框架圖，如圖4所示，它為雙通道驅動器，可以監測短路、過流、欠壓故障，上下通道的死區時間可以調整，發生短路故障時，具有軟關斷功能。SKYPER 32為雙通道驅動器，需要兩個驅動電路12，S1和S2作為一個橋臂，S3和S4作為一個橋臂。輸入電壓信號轉變為換向信號送給CPLD，並通過控制電路13發送的控制信號以及PWM信號經CPLD邏輯運算後送給X1，經過驅動板後分別驅動S1和S2，同理S3和S4。
本實用新型實例的顯示和按鍵電路的工作流程如圖5所示，行列式鍵盤的工作方式是先用列線發送掃描字，然後讀取行線的狀態，查看是否有按鍵按下。鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，能對鍵盤不斷掃描、自動消抖、自動識別按下的鍵，並給出編碼，能對雙鍵或n個鍵同時按下的情況實行保護。在顯示部分，它可以為顯示器提供多路復用信號，可以顯示16位的字符或數字。
本實用新型實例的電壓電流反饋電路圖如圖 6、7所示，經電壓傳感器和電流傳感器採集電壓、電流信號送入U-in、I-in，然後經過平移、濾波，最後將U-out、I-out信號送入單片機進行AD轉換和數據處理。
本實用新型實例的負載電路14如圖8、9所示，對於電阻負載包含空氣開關或繼電器以及負載電阻，通過開關調節負載的功率和負載類型。
基於上述技術方案的負荷箱，提供一種頻率、佔空比及負載可調的交流斬波電路，將市電交流電轉變為分時可變電壓、變頻率、變佔空比的脈衝電壓供給可變阻抗的負載上，以模擬實際電網中多種負載下的諧波幹擾，可測試寬帶載波在多種諧波幹擾下的成功率，為改進載波通信方案及提高載波通信的成功率提供理論依據。
以上已經描述了本實用新型的各實施例，上述說明是示例性的，並非窮盡性的，並且也不限於所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的公開後，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本公開的一般性原理並包括本公開未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。