基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置。该装置包括测控柜和直流固态负载柜；所述的测控柜的组成包括工控机、数据采集卡、控制电路、试品电压采集模块和回路电流采集模块；所述的直流固态负载柜的组成包括试验电压控制单元、试验电流发生单元和能量回馈单元；其中，试验电压控制单元、试品、试验电流发生单元、能量回馈单元依次串联，试验电压控制单元的输入端外接电源，能量回馈单元的输出端连接试验电压控制单元的输入端；试验电压控制单元以及试验电流发生单元的串口通信端口与工控机的串口连接。本发明专利技术具有很好的通用性和灵活性。

Electrical Life Test Device of Low Voltage Electrical Apparatus Based on DC Solid State Analog Load

The invention relates to a low voltage electrical life test device based on DC solid state analog load. The device comprises a measurement and control cabinet and a DC solid-state load cabinet; the composition of the measurement and control cabinet includes an industrial computer, a data acquisition card, a control circuit, a test voltage acquisition module and a loop current acquisition module; the composition of the DC solid-state load cabinet includes a test voltage control unit, a test current generation unit and an energy feedback unit; among them, a test voltage control unit, a test product, and a circuit current acquisition module. The test current generating unit and the energy feedback unit are connected in series in turn. The input end of the test voltage control unit is connected with an external power supply. The output end of the energy feedback unit is connected with the input end of the test voltage control unit. The serial communication ports of the test voltage control unit and the test current generating unit are connected with the serial port of the industrial computer. The invention has good versatility and flexibility.

【技术实现步骤摘要】
基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置
本专利技术涉及电寿命试验、电力电子领域，具体设计了基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置，利用电力电子技术设计了直流固态模拟负载。
技术介绍
在直流低压电器产品进行电寿命试验时，为模拟其实际控制的负载，通常采用电阻器来实现试验负载，这个试验负载被称为模拟负载。传统负载存在以下几个方面的问题：一是体积庞大、造价高。传统模拟负载为了满足多规格试品试验要求，增强设备通用性，电源通常采用直流电源或蓄电池串并联的方式满足电源需求，模拟负载需要设计成多段电阻来满足调节要求，即使采用优化设计，避免不了体积大，造价高的缺点，此外对于传统负载其电流调节有级性不能避免的，存在调节误差。二是能耗大。由于采用能耗型元件进行试验，有功损耗过大，尤其当装置功率等级较大时，大量的电能以热能的方式浪费掉，还可能导致试验场所温度过高，需要外加降温设备如空调、风扇等，又增加了功率损耗。目前，低压电器电寿命试验装置如在《汽车车窗继电器电寿命实验技术》中，采用直流电源为低压电器试品提供试验电压；负载柜通过调节可调电阻，实现电流的调节，仍无法避免传统负载体积大，造价高，耗能等问题。目前暂无利用电力电子技术的直流固态模拟负载实现低压电器电寿命试验的装置，本专利技术利用电力电子技术，设计了基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置。
技术实现思路
本专利技术针对低压电器电寿命试验装置中采用可调电阻模拟负载的不足，提出了一种基于电力电子技术的直流固态模拟负载，代替了电阻负载。本专利技术直流固态模拟负载包括试验电压控制单元、试验电流发生单元以及能量回馈单元，利用试验电压控制单元实现试验电压的调节，试验电流发生单元实现试验电流的调节，具有很好的通用性和灵活性，满足不同规格试品的试验需求，降低了试验成本及设备空间；利用能量回馈单元实现能量回馈，降低了试验用电损耗，实现节能。同时本专利技术设计了试品触点电压、电流采集回路，对试品触点端电压、试品触点试验电流的有效检测，实时判断试品触点动作状态，以控制在动作过程中流经试品触点的电流，更真实地模拟实际情况，同时保护试验装置；同时装置可以产生任意形状的试验电流，模拟大量程的冲击电流以及可变负载，更加契合控制实际负载，克服了传统试验电流设置单一，变化受限的缺点。本专利技术解决该技术问题所采取的技术方案是：一种基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置，该装置包括测控柜和直流固态负载柜；所述的测控柜的组成包括工控机、数据采集卡、控制电路、试品电压采集模块和回路电流采集模块；其中，工控机连接数据采集卡，数据采集卡分别和控制电路、试品电压采集模块、回路电流采集模块相连；试品电压采集模块的输入端连接试品触点两端，该模块的输出端连接数据采集卡的AD输入端；回路电流采集模块的输入为试品试验电流，输出端连接数据采集卡AD输入端；控制电路的输入端连接数据采集卡I/O输出端，输出端连接试品线圈控制输入端；所述的直流固态负载柜的组成包括试验电压控制单元、试验电流发生单元和能量回馈单元；其中，试验电压控制单元、试品、试验电流发生单元、能量回馈单元依次串联，试验电压控制单元的输入端外接电源，能量回馈单元的输出端连接试验电压控制单元的输入端；试验电压控制单元以及试验电流发生单元的串口通信端口与工控机的串口连接。所述的试验电压控制单元的组成包括断路器QF，单相调压器T1，交流接触器KM1，铝电解质电容C1，单相整流电路，第一控制器，第一光耦隔离驱动电路，第一电压采集模块，其中单相整流电路包括逆阻型IGBTT1、T2、T3、T4；其中，单相整流电路中，T1的集电极连接T2的发射极，T3的集电极连接T4的发射极，T1的发射极连接T3的发射极，T2的集电极连接T4的集电极，T1的集电极为单相整流电路的交流侧输入端A，T3的集电极为单相整流电路的交流侧输入端B，T3的发射极为单相整流电路的直流侧输出端正端，T4的集电极为单相整流电路的直流侧输出端负端；电源经过断路器QF、电流传感器CT2连接单相调压器T1输入端，单相调压器T1输出端经过交流接触器KM1后连接单相整流电路的交流侧输入端；单相整流电路的直流侧正端连接铝电解质电容C1的正极，直流侧负端连接铝电解质电容C1的负极；第一电压采集模块输入端连接单相整流电路直流侧，输出端连接第一控制器电压信号输入端；第一光耦隔离驱动电路输入端连接第一控制器的PWM信号输出端，输出端连接单相整流电路驱动输入端；第一控制器的串口通信端口与工控机的串口相连。所述的试验电流发生单元包括固态继电器SSR，功率电阻R1、R2、R3，N沟道IGBT单管Q1，电感L1、L2、L3，铝电解质电容C2，电流传感器CT1，交流接触器KM2，单相不控整流电路，第一电流采集模块，第二电压采集模块，第三电压采集模块，第一控制器，液晶屏，第一单相逆变电路，第二光耦隔离驱动电路。其中，固态继电器SSR与电感L1并联，电感L1的一端经过电感L2连接第一单相逆变电路的A端，电感L1另一端连接功率电阻R1的一端以及经过电流传感器CT1连接试品的一端，功率电阻R1的另一端连接第一单相逆变电路的B端以及电压控制单元中单相整流电路的直流侧负端；交流接触器KM2与功率电阻R2并联，功率电阻R2的一端连接第一单相逆变电路的正端，另一端公共端连接铝电解质电容C2的正极，铝电解质电容C2的负极连接第一单相逆变电路1的负端；N沟道IGBT单管Q1与功率电阻R3串联，功率电阻R3一端连接N沟道IGBT单管Q1的发射极，另一端连接第一单相逆变电路的负端，N沟道IGBT单管Q1的集电极连接第一单相逆变电路的正端；单相不控整流电路的交流侧输入端A端经过电感L3连接试验电压控制单元的单相调压器T1的输出端的一端，单相不控整流电路的交流侧输入端B端连接试验电压控制单元的单相调压器T1的输出端的另一端；单相不控整流电路直流侧输出端正端连接第一单相逆变电路的正端，单相不控整流电路直流侧输出端负端连接第一单相逆变电路的负端；第三电压采集模块输入端连接第一单相逆变电路直流侧，输出端连接第一控制器电压信号输入端；电流传感器CT1串接在试品与功率电阻R1之间，电流传感器CT1输出端连接第一电流采集模块输入端，第一电流采集模块输出端连接第一控制器电流信号输入端；第二光耦隔离驱动电路输入端连接第一控制器的PWM信号输出端，输出端连接第一单相逆变电路驱动输入端；第二电压采集模块输入端连接试品触点两端，输出端连接第一控制器电压信号输入端；液晶屏与第一控制器相连；第一控制器的串口通信端口与工控机的串口相连。所述能量回馈单元的组成包括电感L4，电流传感器CT2、CT3，交流接触器KM3，第二单相逆变电路，第二电流采集模块，第三电流采集模块，第二控制器，第三光耦隔离驱动电路；其中，第二单相逆变电路交流侧A端依次经过电感L4、电流传感器CT3、交流接触器KM3以及电流传感器CT2连接单相调压器T1输入端的一端，第二单相逆变电路交流侧B端经过交流接触器KM3连接单相调压器T1输入端的另一端；第三电流采集模块输入端连接电流传感器CT3输出端，输出端连接第二控制器电流信号输入端；电流传感器CT2输出端连接第二电流采集模块输入端，第二电流采集模块输出端连接第二控制器电流信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置，其特征为该装置包括测控柜和直流固态负载柜；所述的测控柜的组成包括工控机、数据采集卡、控制电路、试品电压采集模块和回路电流采集模块；其中，工控机连接数据采集卡，数据采集卡分别和控制电路、试品电压采集模块、回路电流采集模块相连；试品电压采集模块的输入端连接试品触点两端，该模块的输出端连接数据采集卡的AD输入端；回路电流采集模块的输入为试品试验电流，输出端连接数据采集卡AD输入端；控制电路的输入端连接数据采集卡I/O输出端，输出端连接试品线圈控制输入端；所述的直流固态负载柜的组成包括试验电压控制单元、试验电流发生单元和能量回馈单元；其中，试验电压控制单元、试品、试验电流发生单元、能量回馈单元依次串联，试验电压控制单元的输入端外接电源，能量回馈单元的输出端连接试验电压控制单元的输入端；试验电压控制单元以及试验电流发生单元的串口通信端口与工控机的串口连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置，其特征为该装置包括测控柜和直流固态负载柜；所述的测控柜的组成包括工控机、数据采集卡、控制电路、试品电压采集模块和回路电流采集模块；其中，工控机连接数据采集卡，数据采集卡分别和控制电路、试品电压采集模块、回路电流采集模块相连；试品电压采集模块的输入端连接试品触点两端，该模块的输出端连接数据采集卡的AD输入端；回路电流采集模块的输入为试品试验电流，输出端连接数据采集卡AD输入端；控制电路的输入端连接数据采集卡I/O输出端，输出端连接试品线圈控制输入端；所述的直流固态负载柜的组成包括试验电压控制单元、试验电流发生单元和能量回馈单元；其中，试验电压控制单元、试品、试验电流发生单元、能量回馈单元依次串联，试验电压控制单元的输入端外接电源，能量回馈单元的输出端连接试验电压控制单元的输入端；试验电压控制单元以及试验电流发生单元的串口通信端口与工控机的串口连接。2.如权利要求1所述的基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置，其特征为所述的试验电压控制单元的组成包括断路器QF，单相调压器T1，交流接触器KM1，铝电解质电容C1，单相整流电路，第一控制器，第一光耦隔离驱动电路，第一电压采集模块，其中单相整流电路包括逆阻型IGBTT1、T2、T3、T4；其中，单相整流电路中，T1的集电极连接T2的发射极，T3的集电极连接T4的发射极，T1的发射极连接T3的发射极，T2的集电极连接T4的集电极，T1的集电极为单相整流电路的交流侧输入端A，T3的集电极为单相整流电路的交流侧输入端B，T3的发射极为单相整流电路的直流侧输出端正端，T4的集电极为单相整流电路的直流侧输出端负端；电源经过断路器QF、电流传感器CT2连接单相调压器T1输入端，单相调压器T1输出端经过交流接触器KM1后连接单相整流电路的交流侧输入端；单相整流电路的直流侧正端连接铝电解质电容C1的正极，直流侧负端连接铝电解质电容C1的负极；第一电压采集模块输入端连接单相整流电路直流侧，输出端连接第一控制器电压信号输入端；第一光耦隔离驱动电路输入端连接第一控制器的PWM信号输出端，输出端连接单相整流电路驱动输入端；第一控制器的串口通信端口与工控机的串口相连。3.如权利要求1所述的基于直流固态模拟负载的低压电器电寿命试验装置，其特征为所述的试验电流发生单元包括固态继电器SSR，功率电阻R1、R2、R3，N沟道IGBT单管Q1，电感L1、L2、L3，铝电解质电容C2，电流传感器CT1，交流接触器KM2，单相不控整流电路，第一电流采集模块，第二电压采集模块，第三电压采集模块，第一控...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙曙光，杜太行，刘旭林，江春冬，王锐雄，李勤，崔景瑞，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12