CN108132368A - 一种纯阻性负载*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纯阻性负载***，包括：三相电指示单元，用于显示三相电压和电流并指示运行状态；单相电指示单元，用于显示单相电压和电流并指示运行状态；监测告警单元，用于根据所述三相电指示单元与单相电指示单元的报警信号实现报警；单三相切换单元，用于在三相交流输入和单相交流/直流输入间切换；纯阻性负载单元，连接所述单三相切换单元，用于实现负载阻值的调节，通过本发明，可实现一种大功率、功率可扩展、交直流两用、单三相兼容、负载精确连续可调、安全防错、运行可靠、制造成本低廉的纯阻性负载***。

Description

一种纯阻性负载***

技术领域

本发明涉及纯阻性负载技术领域，特别是涉及一种阻值精确连续可调、功率可扩展且交直流同用单三向兼容的纯阻性负载***。

背景技术

大功率纯阻性负载在众多领域广泛使用，如电力负载检测设备技术领域、各种电源制造商进行电源参数测试，飞机供电***进行飞机电源品质测试、车载供电***电源品质测试、以及实验室进行被测品的供电特性测试等。一般来说，大功率纯阻性负载需要同时满足直流、交流(单相/三相)供电电源的使用需求，其交流频率需覆盖0Hz～1000Hz的范围，要求其负载为纯阻性且阻值精确连续可调，同时对大功率使用场合特别重视负载***工作的安全性。

然而，目前现有阻性负载技术存在如下缺点：

1、现有技术一般都是通过电子器件实现单/三相的工作模式的切换，当电子器件失效时，将直接导致三相电的“相线”之间短路，有严重的安全隐患；

2、现有技术中的功率调节和负载阻值调节只是粗调，如只能“跳跃”式的进行粗调，不能精调。

3、现有技术中的所有工作模式的N线(包括直流地线-、交流单三相N线)和保护地相连，破坏的供电电网的状态，严重限制了使用范围，尤其是实验室测试用负载。

4、现有技术中一般总功率局限，没有考虑大功率使用需求的场合，缺少功率扩展功能。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种纯阻性负载***，以实现一种大功率、功率可扩展、交直流两用、单三相兼容、负载精确连续可调、安全防错、运行可靠、制造成本低廉的纯阻性负载***。

为达上述及其它目的，本发明提出一种纯阻性负载***，包括：

三相电指示单元，用于显示三相电压和电流并指示运行状态；

单相电指示单元，用于显示单相电压和电流并指示运行状态；

监测告警单元，用于根据所述三相电指示单元与单相电指示单元的报警信号实现报警；

单三相切换单元，用于在三相交流输入和单相交流/直流输入间切换；

纯阻性负载单元，连接所述单三相切换单元，用于实现负载阻值的调节。

进一步地，所述纯阻性负载单元包括：

粗调单元，用于利用多组大功率纯阻性电阻并联连接实现阻值的粗调；

精调单元，用于利用多组大功率纯阻性电阻和大功率可调纯阻性电阻串联后并联连接实现阻值的精调。

进一步地，所述粗调单元包括3组粗调模块，每组粗调模块包括M个并联连接的纯阻性电阻Ri1-RiM，其中i＝1,2,3；所述精调单元包括3组精调模块，每组精调模块包括N个纯阻性电阻Rj1-RjN和N个可调阻性电阻VRj1-VRjN，N个纯阻性电阻Rj1-RjN分别与N个可调阻性电阻VRj1-VRjN串联后并联连接，其中，j＝a,b,c。

进一步地，所述粗调单元与精调单元的每组的每路串联一断路器，以控制总阻值及总功率。

进一步地，所述单三相切换单元的输出热端分三路分别连接至所述纯阻性负载单元的3路输入端，单三相切换单元的输出冷端连接至所述纯阻性负载单元50的3路的公共端。

进一步地，所述单三相切换单元包括第一、第二、第三、第四保险丝和一四刀双掷开关，其中第一、第二、第三保险丝的一端连接三相输入口的A/B/C相线，该第一、第二、第三保险丝的另一端分别连接所述四刀双掷开关第一输入侧的A/B/C相输入端，该第一输入侧的零线输入端连接所述三相输入口的零线，所述第四保险丝的一端连接单相/直流输入口的火线L/+，另一端连接所述四刀双掷开关的第二输入侧的火线输入端，所述四刀双掷开关的第二输入侧的3个火线输入端短接以最大限度利用阻性负载，零线输入端连接所述单相/直流输入口的零线，所述四刀双掷开关的输出侧的A/B/C相输出端分别连接所述粗调单元的每组粗调模块以及所述精调单元的每组精调模块。

进一步地，所述四刀双掷开关的输出侧的A相输出端连接至M个纯阻性电阻R11-R1M的一端、N个可调阻性电阻VRa1-VRaN的一端，N个可调阻性电阻VRa1-VRaN的另一端分别连接至N个纯阻性电阻Ra1-RaN的一端，N个纯阻性电阻Ra1-RaN的另一端连接至N个开关Ka1-KaN的一端，M个纯阻性电阻R11-R1M的另一端连接至M个开关K11-K1M的一端，N个开关Ka1-KaN的另一端和M个开关K11-K1M的另一端连接至所述四刀双掷开关的输出侧的零线输出端；所述四刀双掷开关的输出侧的B相输出端连接至M个纯阻性电阻R21-R2M的一端、N个可调阻性电阻VRb1-VRbN的一端，N个可调阻性电阻VRb1-VRbN的另一端分别连接至N个纯阻性电阻Rb1-RbN的一端，N个纯阻性电阻Rb1-RbN的另一端连接至N个开关Kb1-KbN的一端，M个纯阻性电阻R21-R2M的另一端连接至M个开关K21-K2M的一端，N个开关Kb1-KbN的另一端和M个开关K21-K2M的另一端连接至所述四刀双掷开关的输出侧的零线输出端；所述四刀双掷开关的输出侧的C相输出端连接至M个纯阻性电阻R31-R3M的一端、N个可调阻性电阻VRc1-VRcN的一端，N个可调阻性电阻VRc1-VRcN的另一端分别连接至N个纯阻性电阻Rc1-RcN的一端，N个纯阻性电阻Rc1-RcN的另一端连接至N个开关Kc1-KcN的一端，M个纯阻性电阻R31-R3M的另一端连接至M个开关K31-K3M的一端，N个开关Kc1-KcN的另一端和M个开关K31-K3M的另一端连接至所述四刀双掷开关的输出侧的零线输出端。

进一步地，所述***还包括阻性负载扩展接口，所述四刀双掷开关的输出侧的A/B/C/零线输出端连接所述阻性负载扩展接口的A/B/C/零线输入端。

进一步地，所述三相电指示单元包括三相电表和第一、第二、第三指示灯，所述三相电表的A/B/C相输入端分别连接所述第一、第二、第三指示灯的一端、所述三相输入口的A/B/C相线以及所述第一、第二、第三保险丝的一端，所述第一、第二、第三指示灯的另一端连接所述三相电表以及所述四刀双掷开关第一输入侧的零线输入端；所述单相电指示单元包括交直流电表和第四指示灯，所述第四指示灯的一端和交直流电表的火线输入端连接所述单相/直流输入口的火线L/+以及第四保险丝的一端，所述第四指示灯的另一端、交直流电表的零线输入端以及四刀双掷开关的第二输入侧的零线输入端连接所述单相/直流输入口的零线N/-。

进一步地，所述三相电表与所述交直流电表的电流检测输入端通过取样磁环套在相应的火线以完成电流取样。

现有技术相比，本发明一种纯阻性负载***通过包含粗调和精调的纯阻性负载单元实现负载阻值的调节，利用单三相切换单元在三相交流输入和单相交流/直流输入间切换，实现了一种阻值精确连续可调、功率可扩展且交直流同用单三向兼容的纯阻性负载***，使用该方案的负载***，其阻性负载利用率高且可扩展、运行安全可靠、制造成本低廉，可广泛应用于电源老化、电源功率测试、实验室等效负载测试等场合。

附图说明

图1为本发明一种纯阻性负载***的***架构图；

图2为本发明具体实施例之纯阻性负载***的***结构图；

图3为本发明具体实施例中四刀双掷开关SW1的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种纯阻性负载***的***架构图。如图1所示，本发明一种纯阻性负载***，包括：三相电指示单元10、单相电指示单元20、监测告警单元30、单三相切换单元40、纯阻性负载单元50。

其中，三相电指示单元10用于显示三相电压和电流并指示运行状态；单相电指示单元20，用于显示单相电压和电流并指示运行状态；监测告警单元30，用于根据三相电指示单元10与单相电指示单元20的报警信号实现报警，例如温度超标、功率超标报警；单三相切换单元40，用于在三相交流输入和单相交流/直流输入间切换；纯阻性负载单元50，连接单三相切换单元40，用于实现负载阻值的调节。

具体地，三相输入连接至单三相切换单元40的一输入侧，单相和直流输入连接至单三相切换单元40的另一输入侧，三相电指示单元10并联在三相输入的相线(L1/L2/L3)和零线(N)间，单相电指示单元20并联在单相和直流输入的火线/正端(L/+线)和零线/负端(N/-)间,三相电指示单元10和单相电指示单元20的报警信号连接至监测告警单元30，单三相切换单元40的输出热端(火线L1/L2/L3/L/+)分三路分别连接至纯阻性负载单元50的3路输入端，单三相切换单元40的输出冷端(零线N/-)连接至纯阻性负载单元50的3路的公共输入端，单三相切换单元40的输出还连接至扩展输出口。

图2为本发明具体实施例之纯阻性负载***的***结构图。如图2所示，具体地，三相电指示单元10包括三相电表和指示灯D1、D2、D3，单相电指示单元20包括交直流电表和指示灯D4，单三相切换单元40包括保险丝F1、F2、F3、F4和四刀双掷开关SW1，纯阻性负载单元50包括粗调单元501和精调单元502，粗调单元501包括多组大功率纯阻性电阻并联连接，具体的，粗调单元501包括3组粗调模块，每组粗调模块包括M个并联连接的纯阻性电阻Ri1-RiM(i＝1,2,3)，其中每个纯阻性电阻工作电压为0～500V，工作电压频率为DC～1000Hz，功率可根据使用需求定制，精调单元502包括多组大功率高精度纯阻性电阻和大功率可调纯阻性电阻串联后并联连接，其中固定阻性电阻起限流保护作用，可调阻性电阻起精调作用，具体地，精调单元502包含3组精调模块，每组精调模块包括N个纯阻性电阻Rj1-RjN和N个可调阻性电阻VRj1-VRjN(j＝a,b,c)，N个纯阻性电阻Rj1-RjN分别与N个可调阻性电阻VRj1-VRjN串联后并联连接，在本发明具体实施例中，粗调单元501与精调单元502的每组的每路都串联有断路器，以控制总阻值及总功率，断路器可采用开关实现，具体地，对于粗调单元501，其每组还包括M个开关Ki1-KiM，每个开关Ki1-KiM与纯阻性电阻Ri1-RiM串联后再并联连接，对于精调单元502，其每组还包括N个开关Kj1-KjN(j＝a,b,c),每个开关Kj1-KjN与相应的阻性电阻Rj1-RjN以及可调阻性电阻VRj1-VRjN串联后并联连接。优选地，本发明还包括阻性负载扩展接口J3，当所配负载不足以满足使用功率要求时可在此接口进行扩展，同时此接口也兼容于采用本方案的多台相同负载***的并联使用，满足大功率需求的使用。

具体地，三相输入口J1的A相线L1连接至保险丝F1的一端、指示灯D1的一端和三相电表的A相输入端，三相输入口J1的B相线L2连接至保险丝F2的一端、指示灯D2的一端和三相电表的B相输入端，三相输入口J1的C相线L3连接至保险丝F3的一端、指示灯D3的一端和三相电表的C相输入端，三相输入口J1的零线N连接至指示灯D1的另一端、指示灯D2的另一端、指示灯D3的另一端、三相电表的零线输入端以及四刀双掷开关SW1的一输入侧的零线输入端，三相电表的电流检测输入端还分别通过取样磁环套在相应的相线L1/L2/L3上以完成电流取样，保险丝F1的另一端连接至四刀双掷开关SW1的一输入侧的A相输入端，保险丝F2的另一端连接至四刀双掷开关SW1的一输入侧的B相输入端，保险丝F3的另一端连接至四刀双掷开关SW1的一输入侧的C相输入端。

单相/直流输入口J2的火线L/+连接至保险丝F4的一端、指示灯D4的一端和交直流电表的火线输入端，单相/直流输入口J2的零线N连接至指示灯D4的另一端、交直流电表的零线输入端以及四刀双掷开关SW1的另一输入侧的零线输入端，交直流电表的电流检测输入端还通过取样磁环套在相应的火线L/+以完成电流取样，保险丝F4的另一端连接至四刀双掷开关SW1的另一输入侧的火线输入端，四刀双掷开关SW1的另一输入侧的3个火线输入端短接以最大限度利用阻性负载；

四刀双掷开关SW1的输出侧的A相输出端连接至P个纯阻性电阻R11-R1P的一端、M个可调阻性电阻VRa1-VRaM的一端和扩展输出口J3的A相输入端，M个可调阻性电阻VRa1-VRaM的另一端分别连接至M个纯阻性电阻Ra1-RaM的一端，M个纯阻性电阻Ra1-RaM的另一端连接至M个开关Ka1-KaM的一端，P个纯阻性电阻R11-R1P的另一端连接至P个开关K11-K1P的一端，M个开关Ka1-KaM的另一端和P个开关K11-K1P的另一端连接至四刀双掷开关SW1的输出侧的零线输出端；

四刀双掷开关SW1的输出侧的B相输出端连接至P个纯阻性电阻R21-R2P的一端、M个可调阻性电阻VRb1-VRbM的一端和扩展输出口J3的B相输入端，M个可调阻性电阻VRb1-VRbM的另一端分别连接至M个纯阻性电阻Rb1-RbM的一端，M个纯阻性电阻Rb1-RbM的另一端连接至M个开关Kb1-KbM的一端，P个纯阻性电阻R21-R2P的另一端连接至P个开关K21-K2P的一端，M个开关Kb1-KbM的另一端和P个开关K21-K2P的另一端连接至四刀双掷开关SW1的输出侧的零线输出端；

四刀双掷开关SW1的输出侧的C相输出端连接至P个纯阻性电阻R31-R3P的一端、M个可调阻性电阻VRc1-VRcM的一端和扩展输出口J3的C相输入端，M个可调阻性电阻VRc1-VRcM的另一端分别连接至M个纯阻性电阻Rc1-RcM的一端，M个纯阻性电阻Rc1-RcM的另一端连接至M个开关Kc1-KcM的一端，P个纯阻性电阻R31-R3P的另一端连接至P个开关K31-K3P的一端，M个开关Kc1-KcM的另一端和P个开关K31-K3P的另一端连接至四刀双掷开关SW1的输出侧的零线输出端；

四刀双掷开关SW1的输出侧的零线输出端连接至3P个开关Ki1-KiP的另一端(i＝1,2,3)、3M个开关Kj1-KjP的另一端(j＝a,b,c)和扩展输出口J3的零线输入端。

如图3所示，本发明四刀双掷开关SW1进行单相/直流与三相工作的切换，实现直流(0～500V)，交流单相(0～500Vrms,0～1000Hz)，交流三相(0～500Vrms,0～1000Hz)的使用需求，同时，本发明之四刀双掷开关SW1采用防差错设计方案，可从原理上消除由于接线疏忽引入的用电不安全因素；采用四刀双掷开关SW1之单相/直流端的三个触点并联于同一火线(L)和高电位线上(+)，可在单相/直流应用场合最大化利用所有负载。

通过本发明，可实现交直流两用(0Hz～1000Hz)、单三相兼容且最大化地利用了负载单元；可广泛应用于各种电源的功率测试场合；负载可调(粗调/精调)且功率可扩展，可作为实验室测试中的产品等效纯阻性负载(如GJB181/A/B、DO160标准中的等效阻性负载)；安全防错、运行可靠、制造成本低廉，相对现有负载***技术方案优势巨大

综上所述，本发明一种纯阻性负载***通过包含粗调和精调的纯阻性负载单元实现负载阻值的调节，利用单三相切换单元在三相交流输入和单相交流/直流输入间切换，实现了一种阻值精确连续可调、功率可扩展且交直流同用单三向兼容的纯阻性负载***，使用该方案的负载***，其阻性负载利用率高且可扩展、运行安全可靠、制造成本低廉，可广泛应用于电源老化、电源功率测试、实验室等效负载测试等场合。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种纯阻性负载***，包括：

三相电指示单元，用于显示三相电压和电流并指示运行状态；

单相电指示单元，用于显示单相电压和电流并指示运行状态；

监测告警单元，用于根据所述三相电指示单元与单相电指示单元的报警信号实现报警；

单三相切换单元，用于在三相交流输入和单相交流/直流输入间切换；

纯阻性负载单元，连接所述单三相切换单元，用于实现负载阻值的调节。

2.如权利要求1所述的一种纯阻性负载***，其特征在于，所述纯阻性负载单元包括：

粗调单元，用于利用多组大功率纯阻性电阻并联连接实现阻值的粗调；

精调单元，用于利用多组大功率纯阻性电阻和大功率可调纯阻性电阻串联后并联连接实现阻值的精调。

3.如权利要求2所述的一种纯阻性负载***，其特征在于：所述粗调单元包括三组粗调模块，每组粗调模块包括M个并联连接的纯阻性电阻Ri1-RiM，其中i＝1,2,3；所述精调单元包括三组精调模块，每组精调模块包括N个纯阻性电阻Rj1-RjN和N个可调阻性电阻VRj1-VRjN，N个纯阻性电阻Rj1-RjN分别与N个可调阻性电阻VRj1-VRjN串联后并联连接，其中，j＝a,b,c。

4.如权利要求3所述的一种纯阻性负载***，其特征在于：所述粗调单元与精调单元的每组的每路串联一断路器，以控制总阻值及总功率。

5.如权利要求4所述的一种纯阻性负载***，其特征在于：所述单三相切换单元的输出热端分三路分别连接至所述纯阻性负载单元的三路输入端，单三相切换单元的输出冷端连接至所述纯阻性负载单元的三路的公共端。

6.如权利要求5所述的一种纯阻性负载***，其特征在于：所述单三相切换单元包括第一、第二、第三、第四保险丝和一四刀双掷开关，其中第一、第二、第三保险丝的一端连接三相输入口的A/B/C相线，该第一、第二、第三保险丝的另一端分别连接所述四刀双掷开关第一输入侧的A/B/C相输入端，该第一输入侧的零线输入端连接所述三相输入口的零线，所述第四保险丝的一端连接单相/直流输入口的火线L/+，另一端连接所述四刀双掷开关的第二输入侧的火线输入端，所述四刀双掷开关的第二输入侧的3个火线输入端短接以最大限度利用阻性负载，零线输入端连接所述单相/直流输入口的零线，所述四刀双掷开关的输出侧的A/B/C相输出端分别连接所述粗调单元的每组粗调模块以及所述精调单元的每组精调模块。

7.如权利要求6所述的一种纯阻性负载***，其特征在于：所述四刀双掷开关的输出侧的A相输出端连接至M个纯阻性电阻R11-R1M的一端、N个可调阻性电阻VRa1-VRaN的一端，N个可调阻性电阻VRa1-VRaN的另一端分别连接至N个纯阻性电阻Ra1-RaN的一端，N个纯阻性电阻Ra1-RaN的另一端连接至N个开关Ka1-KaN的一端，M个纯阻性电阻R11-R1M的另一端连接至M个开关K11-K1M的一端，N个开关Ka1-KaN的另一端和M个开关K11-K1M的另一端连接至所述四刀双掷开关的输出侧的零线输出端；所述四刀双掷开关的输出侧的B相输出端连接至M个纯阻性电阻R21-R2M的一端、N个可调阻性电阻VRb1-VRbN的一端，N个可调阻性电阻VRb1-VRbN的另一端分别连接至N个纯阻性电阻Rb1-RbN的一端，N个纯阻性电阻Rb1-RbN的另一端连接至N个开关Kb1-KbN的一端，M个纯阻性电阻R21-R2M的另一端连接至M个开关K21-K2M的一端，N个开关Kb1-KbN的另一端和M个开关K21-K2M的另一端连接至所述四刀双掷开关的输出侧的零线输出端；所述四刀双掷开关的输出侧的C相输出端连接至M个纯阻性电阻R31-R3M的一端、N个可调阻性电阻VRc1-VRcN的一端，N个可调阻性电阻VRc1-VRcN的另一端分别连接至N个纯阻性电阻Rc1-RcN的一端，N个纯阻性电阻Rc1-RcN的另一端连接至N个开关Kc1-KcN的一端，M个纯阻性电阻R31-R3M的另一端连接至M个开关K31-K3M的一端，N个开关Kc1-KcN的另一端和M个开关K31-K3M的另一端连接至所述四刀双掷开关的输出侧的零线输出端。

8.如权利要求7所述的一种纯阻性负载***，其特征在于：所述***还包括阻性负载扩展接口，所述四刀双掷开关的输出侧的A/B/C/零线输出端连接所述阻性负载扩展接口的A/B/C/零线输入端。

9.如权利要求6所述的一种纯阻性负载***，其特征在于：所述三相电指示单元包括三相电表和第一、第二、第三指示灯，所述三相电表的A/B/C相输入端分别连接所述第一、第二、第三指示灯的一端、所述三相输入口的A/B/C相线以及所述第一、第二、第三保险丝的一端，所述第一、第二、第三指示灯的另一端连接所述三相电表以及所述四刀双掷开关第一输入侧的零线输入端；所述单相电指示单元包括交直流电表和第四指示灯，所述第四指示灯的一端和交直流电表的火线输入端连接所述单相/直流输入口的火线L/+以及第四保险丝的一端，所述第四指示灯的另一端、交直流电表的零线输入端以及四刀双掷开关的第二输入侧的零线输入端连接所述单相/直流输入口的零线N/-。

10.如权利要求9所述的一种纯阻性负载***，其特征在于：所述三相电表与所述交直流电表的电流检测输入端通过取样磁环套在相应的火线以完成电流取样。