CN107942159A - 直流充电机功率试验负载 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流充电机功率试验负载，其特征在于：包括10A电压可调负载模块、5A电压可调负载模块、1A电压可调负载模块、0.5A电压可调负载模块和0.1A电压可调负载模块。本发明通过模块化设计，优化散热方式，解决了常用电阻箱电阻过程繁琐、工作量大等缺点，达到了准确、高效、便捷的效果。

Description

直流充电机功率试验负载

技术领域

本发明涉及程控试验负载技术领域，具体涉及一种直流充电机功率试验负载。

背景技术

目前程控试验负载多数采用有源方式，通过电力电子的方式进行放电，负载吸收的能量可回馈至电网，主要用于电力设备的老化试验。但作为直流充电机的试验负载，有源方式存在以下问题：1、已安装的充电机现场无法提供相应的有源负载电源。2、有源负载对充电机的输出纹波系数产生影响，无法评估充电机纹波系数。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种直流充电机功率试验负载，该负载采用电阻阵列的方式，实现负载输入电压200V～950V连续可调，电流0～250A连续可调。从而实现任意电压、任意电流下的充电机试验需求。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种直流充电机功率试验负载，其特征在于：包括10A电压可调负载模块、5A电压可调负载模块、1A电压可调负载模块、0.5A电压可调负载模块和0.1A电压可调负载模块，所述10A电压可调负载模块包括第一单片机、继电器K1～继电器K8、以及依次串联连接的电阻R1～电阻R6，所述5A电压可调负载模块包括第二单片机、继电器Q1～继电器Q8、以及依次串联连接的电阻R01～电阻R06，所述1A电压可调负载模块包括第三单片机、继电器P1～继电器P8、以及依次串联连接的电阻R001～电阻R006，所述0.5A电压可调负载模块包括第四单片机、继电器S1～继电器S8、以及依次串联连接的电阻R101～电阻R106，所述0.1A电压可调负载模块包括第五单片机、继电器T1～继电器T8、以及依次串联连接的电阻R201～R206；

所述电阻R1的一端连接继电器K1的常开开关的一端，继电器K1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R1的一端与另一端之间连接有继电器K2的常开开关，电阻R2的一端与另一端之间连接有继电器K3的常开开关，电阻R3的一端与另一端之间连接有继电器K4的常开开关，电阻R4的一端与另一端之间连接有继电器K5的常开开关，电阻R5的一端与另一端之间连接有继电器K6的常开开关，电阻R6的一端与另一端之间连接有继电器K7的常开开关，电阻R6的另一端连接继电器K8的常开开关的一端，继电器K8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第一单片机用于分别向继电器K1～继电器K8的控制端输送控制信号；

所述电阻R01的一端连接继电器Q1的常开开关的一端，继电器Q1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R01的一端与另一端之间连接有继电器Q2的常开开关，电阻R02的一端与另一端之间连接有继电器Q3的常开开关，电阻R03的一端与另一端之间连接有继电器Q4的常开开关，电阻R04的一端与另一端之间连接有继电器Q5的常开开关，电阻R05的一端与另一端之间连接有继电器Q6的常开开关，电阻R06的一端与另一端之间连接有继电器Q7的常开开关，电阻R06的另一端连接继电器Q8的常开开关的一端，继电器Q8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第二单片机用于分别向继电器Q1～继电器Q8的控制端输送控制信号；

所述电阻R001的一端连接继电器P1的常开开关的一端，继电器P1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R001的一端与另一端之间连接有继电器P2的常开开关，电阻R002的一端与另一端之间连接有继电器P3的常开开关，电阻R003的一端与另一端之间连接有继电器P4的常开开关，电阻R004的一端与另一端之间连接有继电器P5的常开开关，电阻R005的一端与另一端之间连接有继电器P6的常开开关，电阻R006的一端与另一端之间连接有继电器P7的常开开关，电阻R006的另一端连接继电器P8的常开开关的一端，继电器P8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第三单片机用于分别向继电器P1～继电器P8的控制端输送控制信号；

所述电阻R101的一端连接继电器S1的常开开关的一端，继电器S1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R101的一端与另一端之间连接有继电器S2的常开开关，电阻R102的一端与另一端之间连接有继电器S3的常开开关，电阻R103的一端与另一端之间连接有继电器S4的常开开关，电阻R104的一端与另一端之间连接有继电器S5的常开开关，电阻R105的一端与另一端之间连接有继电器S6的常开开关，电阻R106的一端与另一端之间连接有继电器S7的常开开关，电阻R106的另一端连接继电器S8的常开开关的一端，继电器S8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第四单片机用于分别向继电器S1～继电器S8的控制端输送控制信号；

所述电阻R201的一端连接继电器T1的常开开关的一端，继电器T1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R201的一端与另一端之间连接有继电器T2的常开开关，电阻R202的一端与另一端之间连接有继电器T3的常开开关，电阻R203的一端与另一端之间连接有继电器T4的常开开关，电阻R204的一端与另一端之间连接有继电器T5的常开开关，电阻R205的一端与另一端之间连接有继电器T6的常开开关，电阻R206的一端与另一端之间连接有继电器T7的常开开关，电阻R206的另一端连接继电器T8的常开开关的一端，继电器T8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第五单片机用于分别向继电器T1～继电器T8的控制端输送控制信号。

本发明的有益效果为：

本发明阵列方式的可调纯阻性功率负载，满足《GB/T 18487.1-2015电动汽车传导充电***第1部分：通用要求》规定的非车载充电机输出电压200V～950V，输出电流0～250A的非车载充电机的电气性能试验。功率负载采用模块化设计，每个模块最大输出功率为9.5kW,最大输出电流10A，各模块自带单片机控制电阻切换，与控制主机之间通过485总线方式进行通信。控制主机(单片机)接收上位机发送指令，并且自动投切各模块阻值，模块之间通过并联的方式调节总输出电流，整体负载控制精度可到3％，满足直流充电机宽电压范围、大电流的试验要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的工作过程流程图。

其中，1—10A电压可调负载模块、1.1—第一单片机、2—5A电压可调负载模块、2.1—第二单片机、3—1A电压可调负载模块、3.1—第三单片机、4—0.5A电压可调负载模块、4.1—第四单片机、5—0.1A电压可调负载模块、5.1—第五单片机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明的一种直流充电机功率试验负载，如图1所示，包括10A电压可调负载模块1(10A表示该模块将一直工作在10A及以下电流，通过控制板控制串联的电阻值，从而保证200V～950V下一直工作在10A以内)、5A电压可调负载模块2、1A电压可调负载模块3、0.5A电压可调负载模块4和0.1A电压可调负载模块5，所述10A电压可调负载模块1包括第一单片机1.1、继电器K1～继电器K8、以及依次串联连接的电阻R1～电阻R6，所述5A电压可调负载模块2包括第二单片机2.1、继电器Q1～继电器Q8、以及依次串联连接的电阻R01～电阻R06，所述1A电压可调负载模块3包括第三单片机3.1、继电器P1～继电器P8、以及依次串联连接的电阻R001～电阻R006，所述0.5A电压可调负载模块4包括第四单片机4.1、继电器S1～继电器S8、以及依次串联连接的电阻R101～电阻R106，所述0.1A电压可调负载模块5包括第五单片机5.1、继电器T1～继电器T8、以及依次串联连接的电阻R201～R206；

所述电阻R1的一端连接继电器K1的常开开关的一端，继电器K1的常开开关的另一端接入DC(直流电源)电源正极，电阻R1的一端与另一端之间连接有继电器K2的常开开关，电阻R2的一端与另一端之间连接有继电器K3的常开开关，电阻R3的一端与另一端之间连接有继电器K4的常开开关，电阻R4的一端与另一端之间连接有继电器K5的常开开关，电阻R5的一端与另一端之间连接有继电器K6的常开开关，电阻R6的一端与另一端之间连接有继电器K7的常开开关，电阻R6的另一端连接继电器K8的常开开关的一端，继电器K8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第一单片机1.1用于分别向继电器K1～继电器K8的控制端输送控制信号；

所述电阻R01的一端连接继电器Q1的常开开关的一端，继电器Q1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R01的一端与另一端之间连接有继电器Q2的常开开关，电阻R02的一端与另一端之间连接有继电器Q3的常开开关，电阻R03的一端与另一端之间连接有继电器Q4的常开开关，电阻R04的一端与另一端之间连接有继电器Q5的常开开关，电阻R05的一端与另一端之间连接有继电器Q6的常开开关，电阻R06的一端与另一端之间连接有继电器Q7的常开开关，电阻R06的另一端连接继电器Q8的常开开关的一端，继电器Q8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第二单片机2.1用于分别向继电器Q1～继电器Q8的控制端输送控制信号；

所述电阻R001的一端连接继电器P1的常开开关的一端，继电器P1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R001的一端与另一端之间连接有继电器P2的常开开关，电阻R002的一端与另一端之间连接有继电器P3的常开开关，电阻R003的一端与另一端之间连接有继电器P4的常开开关，电阻R004的一端与另一端之间连接有继电器P5的常开开关，电阻R005的一端与另一端之间连接有继电器P6的常开开关，电阻R006的一端与另一端之间连接有继电器P7的常开开关，电阻R006的另一端连接继电器P8的常开开关的一端，继电器P8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第三单片机3.1用于分别向继电器P1～继电器P8的控制端输送控制信号；

所述电阻R101的一端连接继电器S1的常开开关的一端，继电器S1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R101的一端与另一端之间连接有继电器S2的常开开关，电阻R102的一端与另一端之间连接有继电器S3的常开开关，电阻R103的一端与另一端之间连接有继电器S4的常开开关，电阻R104的一端与另一端之间连接有继电器S5的常开开关，电阻R105的一端与另一端之间连接有继电器S6的常开开关，电阻R106的一端与另一端之间连接有继电器S7的常开开关，电阻R106的另一端连接继电器S8的常开开关的一端，继电器S8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第四单片机4.1用于分别向继电器S1～继电器S8的控制端输送控制信号；

所述电阻R201的一端连接继电器T1的常开开关的一端，继电器T1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R201的一端与另一端之间连接有继电器T2的常开开关，电阻R202的一端与另一端之间连接有继电器T3的常开开关，电阻R203的一端与另一端之间连接有继电器T4的常开开关，电阻R204的一端与另一端之间连接有继电器T5的常开开关，电阻R205的一端与另一端之间连接有继电器T6的常开开关，电阻R206的一端与另一端之间连接有继电器T7的常开开关，电阻R206的另一端连接继电器T8的常开开关的一端，继电器T8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第五单片机5.1用于分别向继电器T1～继电器T8的控制端输送控制信号。

上述技术方案中，所述电阻R1～电阻R6均为功率电阻，电阻R1的阻值为2.5Ω、电阻R2的阻值为5Ω、电阻R3的阻值为7.5Ω、电阻R4的阻值为10Ω、电阻R5的阻值为25Ω、电阻R6的阻值为45Ω。

上述技术方案中，所述电阻R01～R06均为功率电阻，电阻R01的阻值为5Ω、电阻R02的阻值为10Ω、电阻R03的阻值为20Ω、电阻R04的阻值为15Ω、电阻R05的阻值为50Ω、电阻R06的阻值为90Ω。

上述技术方案中，所述电阻R001～R006均为功率电阻，电阻R001的阻值为25Ω、电阻R002的阻值为50Ω、电阻R003的阻值为75Ω、电阻R004的阻值为100Ω、电阻R005的阻值为250Ω、电阻R006的阻值为450Ω。

上述技术方案中，所述电阻R101～电阻R106均为功率电阻，电阻R101的阻值为50Ω、电阻R102的阻值为100Ω、电阻R103的阻值为150Ω、电阻R104的阻值为200Ω、电阻R105的阻值为500Ω、电阻R106的阻值为900Ω。

上述技术方案中，所述电阻R201～R206均为功率电阻，电阻R201的阻值为250Ω、电阻R202的阻值为500Ω、电阻R203的阻值为750Ω、电阻R204的阻值为1000Ω、电阻R205的阻值为2500Ω、电阻R206的阻值为4500Ω。

上述技术方案中，电阻R1由250W、10A规格电阻制成，电阻R2由500W、10A规格电阻制成，电阻R3由2个375W、5A规格电阻并联而成，电阻R4由2个500W、5A规格电阻并联而成，电阻R5由5个500W、2A规格电阻并联而成，考虑到继电器开关电压的限制，电阻R6由25Ω电阻和20Ω电阻串联而成，20Ω电阻由4个500W、2.5A规格电阻并联而成。

上述技术方案中，电阻R01由1个125W、5A规格电阻制成，电阻R02由1个250W、5A规格电阻制成，电阻R03由1个500W、5A规格电阻制成，电阻R04由1个375W、5A规格电阻制成，电阻R05由4个312W、1.25A规格电阻并联而成，电阻R06由50Ω电阻和40Ω电阻串联而成，40Ω由2个500W、2.5A规格电阻并联而成。

上述技术方案中，所述电阻R001的由25W、1A规格电阻制成，电阻R002由50W、1A规格电阻制成，电阻R003由1个75W、1A规格电阻制成，电阻R004由1个100W、1A规格电阻制成，电阻R005由1个250W、1A规格电阻制成，电阻R006由1个450W、1A规格电阻制成。

上述技术方案中，所述电阻R101由1个12.5W、0.5A规格电阻制成，电阻R102由1个25W、0.5A规格电阻制成，电阻R103由1个37.5W、0.5A规格电阻制成，电阻R104由1个50W、0.5A规格电阻制成，电阻R105由1个125W、0.5A规格电阻制成，电阻R106由1个225W、0.5A规格电阻制成；

所述电阻R201由2.5W、0.1A规格电阻制成，电阻R202由5W、0.1A规格电阻制成，电阻R203由1个7.5W、0.1A规格电阻制成，电阻R204由1个10W、0.1A规格电阻制成，电阻R205由1个25W、0.1A规格电阻制成，电阻R206由1个45W、0.1A规格电阻制成。

本发明中每个负载模块均有单片机接收RS485控制命令，从而控制不同的电阻加载，通过电阻阵列的不同切换，可实现直流充电机恒流、恒压模式下的带载试验，工作过程如图2所示；各个负载模块中的单片机通过与上位机间的数据通信，实现电阻值设定及规定时间间隔的阻值改变。

本发明克服了常用纯电阻负载电流连续可调，但电压无法连续可调的不足，实现了电流0.1A～250A连续可调，200V～950V直接不同电压的调节。

按照非车载充电机试验要求，设计负载满足200V～950V可调，电流0A～250A，按照0.1A步进可调。最大到10A电阻计算书如表1-1所示。

表1-1负载电阻计算书(Ω)

由上表可以看出可按照10A及以下一个模块进行设计，在保证电压的情况下通过并联10A及以下模块调节电流变化。按照25V电压步进要求模块设计如表1-2所示。

表1-2电阻分档表

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种直流充电机功率试验负载，其特征在于：包括10A电压可调负载模块(1)、5A电压可调负载模块(2)、1A电压可调负载模块(3)、0.5A电压可调负载模块(4)和0.1A电压可调负载模块(5)，所述10A电压可调负载模块(1)包括第一单片机(1.1)、继电器K1～继电器K8、以及依次串联连接的电阻R1～电阻R6，所述5A电压可调负载模块(2)包括第二单片机(2.1)、继电器Q1～继电器Q8、以及依次串联连接的电阻R01～电阻R06，所述1A电压可调负载模块(3)包括第三单片机(3.1)、继电器P1～继电器P8、以及依次串联连接的电阻R001～电阻R006，所述0.5A电压可调负载模块(4)包括第四单片机(4.1)、继电器S1～继电器S8、以及依次串联连接的电阻R101～电阻R106，所述0.1A电压可调负载模块(5)包括第五单片机(5.1)、继电器T1～继电器T8、以及依次串联连接的电阻R201～R206；

所述电阻R1的一端连接继电器K1的常开开关的一端，继电器K1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R1的一端与另一端之间连接有继电器K2的常开开关，电阻R2的一端与另一端之间连接有继电器K3的常开开关，电阻R3的一端与另一端之间连接有继电器K4的常开开关，电阻R4的一端与另一端之间连接有继电器K5的常开开关，电阻R5的一端与另一端之间连接有继电器K6的常开开关，电阻R6的一端与另一端之间连接有继电器K7的常开开关，电阻R6的另一端连接继电器K8的常开开关的一端，继电器K8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第一单片机(1.1)用于分别向继电器K1～继电器K8的控制端输送控制信号；

所述电阻R01的一端连接继电器Q1的常开开关的一端，继电器Q1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R01的一端与另一端之间连接有继电器Q2的常开开关，电阻R02的一端与另一端之间连接有继电器Q3的常开开关，电阻R03的一端与另一端之间连接有继电器Q4的常开开关，电阻R04的一端与另一端之间连接有继电器Q5的常开开关，电阻R05的一端与另一端之间连接有继电器Q6的常开开关，电阻R06的一端与另一端之间连接有继电器Q7的常开开关，电阻R06的另一端连接继电器Q8的常开开关的一端，继电器Q8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第二单片机(2.1)用于分别向继电器Q1～继电器Q8的控制端输送控制信号；

所述电阻R001的一端连接继电器P1的常开开关的一端，继电器P1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R001的一端与另一端之间连接有继电器P2的常开开关，电阻R002的一端与另一端之间连接有继电器P3的常开开关，电阻R003的一端与另一端之间连接有继电器P4的常开开关，电阻R004的一端与另一端之间连接有继电器P5的常开开关，电阻R005的一端与另一端之间连接有继电器P6的常开开关，电阻R006的一端与另一端之间连接有继电器P7的常开开关，电阻R006的另一端连接继电器P8的常开开关的一端，继电器P8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第三单片机(3.1)用于分别向继电器P1～继电器P8的控制端输送控制信号；

所述电阻R101的一端连接继电器S1的常开开关的一端，继电器S1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R101的一端与另一端之间连接有继电器S2的常开开关，电阻R102的一端与另一端之间连接有继电器S3的常开开关，电阻R103的一端与另一端之间连接有继电器S4的常开开关，电阻R104的一端与另一端之间连接有继电器S5的常开开关，电阻R105的一端与另一端之间连接有继电器S6的常开开关，电阻R106的一端与另一端之间连接有继电器S7的常开开关，电阻R106的另一端连接继电器S8的常开开关的一端，继电器S8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第四单片机(4.1)用于分别向继电器S1～继电器S8的控制端输送控制信号；

所述电阻R201的一端连接继电器T1的常开开关的一端，继电器T1的常开开关的另一端接入DC电源正极，电阻R201的一端与另一端之间连接有继电器T2的常开开关，电阻R202的一端与另一端之间连接有继电器T3的常开开关，电阻R203的一端与另一端之间连接有继电器T4的常开开关，电阻R204的一端与另一端之间连接有继电器T5的常开开关，电阻R205的一端与另一端之间连接有继电器T6的常开开关，电阻R206的一端与另一端之间连接有继电器T7的常开开关，电阻R206的另一端连接继电器T8的常开开关的一端，继电器T8的常开开关的另一端接入DC电源负极，所述第五单片机(5.1)用于分别向继电器T1～继电器T8的控制端输送控制信号。

2.根据权利要求1所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：所述电阻R1～电阻R6均为功率电阻，电阻R1的阻值为2.5Ω、电阻R2的阻值为5Ω、电阻R3的阻值为7.5Ω、电阻R4的阻值为10Ω、电阻R5的阻值为25Ω、电阻R6的阻值为45Ω。

3.根据权利要求1所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：所述电阻R01～R06均为功率电阻，电阻R01的阻值为5Ω、电阻R02的阻值为10Ω、电阻R03的阻值为20Ω、电阻R04的阻值为15Ω、电阻R05的阻值为50Ω、电阻R06的阻值为90Ω。

4.根据权利要求1所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：所述电阻R001～R006均为功率电阻，电阻R001的阻值为25Ω、电阻R002的阻值为50Ω、电阻R003的阻值为75Ω、电阻R004的阻值为100Ω、电阻R005的阻值为250Ω、电阻R006的阻值为450Ω。

5.根据权利要求1所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：所述电阻R101～电阻R106均为功率电阻，电阻R101的阻值为50Ω、电阻R102的阻值为100Ω、电阻R103的阻值为150Ω、电阻R104的阻值为200Ω、电阻R105的阻值为500Ω、电阻R106的阻值为900Ω。

6.根据权利要求5所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：所述电阻R201～R206均为功率电阻，电阻R201的阻值为250Ω、电阻R202的阻值为500Ω、电阻R203的阻值为750Ω、电阻R204的阻值为1000Ω、电阻R205的阻值为2500Ω、电阻R206的阻值为4500Ω。

7.根据权利要求2所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：电阻R1由250W、10A规格电阻制成，电阻R2由500W、10A规格电阻制成，电阻R3由2个375W、5A规格电阻并联而成，电阻R4由2个500W、5A规格电阻并联而成，电阻R5由5个500W、2A规格电阻并联而成，电阻R6由25Ω电阻和20Ω电阻串联而成，20Ω电阻由4个500W、2.5A规格电阻并联而成。

8.根据权利要求3所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：电阻R01由1个125W、5A规格电阻制成，电阻R02由1个250W、5A规格电阻制成，电阻R03由1个500W、5A规格电阻制成，电阻R04由1个375W、5A规格电阻制成，电阻R05由4个312W、1.25A规格电阻并联而成，电阻R06由50Ω电阻和40Ω电阻串联而成，40Ω由2个500W、2.5A规格电阻并联而成。

9.根据权利要求4所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：所述电阻R001的由25W、1A规格电阻制成，电阻R002由50W、1A规格电阻制成，电阻R003由1个75W、1A规格电阻制成，电阻R004由1个100W、1A规格电阻制成，电阻R005由1个250W、1A规格电阻制成，电阻R006由1个450W、1A规格电阻制成。

10.根据权利要求6所述的直流充电机功率试验负载，其特征在于：所述电阻R101由1个12.5W、0.5A规格电阻制成，电阻R102由1个25W、0.5A规格电阻制成，电阻R103由1个37.5W、0.5A规格电阻制成，电阻R104由1个50W、0.5A规格电阻制成，电阻R105由1个125W、0.5A规格电阻制成，电阻R106由1个225W、0.5A规格电阻制成；

所述电阻R201由2.5W、0.1A规格电阻制成，电阻R202由5W、0.1A规格电阻制成，电阻R203由1个7.5W、0.1A规格电阻制成，电阻R204由1个10W、0.1A规格电阻制成，电阻R205由1个25W、0.1A规格电阻制成，电阻R206由1个45W、0.1A规格电阻制成。