CN115639380A - 一种功率模拟器及模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率模拟器及模拟方法，功率模拟器包括外壳体，外壳体内设置有采集腔和电阻腔，采集腔内设置有采集模块和显示模块，采集模块上设置有输出接口、输入接口和输入开关，输出接口、输入接口、输入开关和显示模块的显示屏位于外壳体的上表面。模拟方法包括：功率模拟器与外部设备连接、选择功率负载、功率模拟器采集运行的电压和电流进行评估，确保功率模拟器与外部设备安全运行。本发明能够模拟调温设备的工作状态，满足其在调试、试验、排故工作的需要，缩短调试和试验周期，保证调试质量，排除人为因素造成的产品性能指标偏差。是独立具备测试功能，还可与现有其他测试设备、标准仪器配合使用的测试模拟设备。

Description

一种功率模拟器及模拟方法

技术领域

本发明涉及电气模拟技术领域，具体涉及一种功率模拟器及模拟方法。

背景技术

整机***的调试必须在所有的分***设备齐套和装联完成后，才能够进行测试和验证每个分***是否都达到技术指标。这使得整机联调以及分***状态确认时间拖得很长，一旦某个分***状态不对，或者整机技术要求变化未及时更新分***要求，就会更加会延长研发周期。为了达到提前确认每个分***技术状态、整机***技术状态是否满足最终技术要求，需要研发该类型测试模拟设备，模拟和测试各个分***的技术状态情况。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种具备独立测试功能，还可与现有其他测试设备、标准仪器配合使用的功率模拟器及模拟方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种功率模拟器，其包括外壳体，外壳体内设置有采集腔和电阻腔，采集腔内设置有采集模块和显示模块，采集模块上设置有输出接口、输入接口和输入开关，输出接口、输入接口、输入开关和显示模块的显示屏位于外壳体的上表面；

电阻腔内设置有若干阻值不等的功率电阻，若干功率电阻均匀的分布在电阻腔内，且功率电阻安装在L形的安装板上，安装板安装在外壳体的底部；显示模块、若干功率电阻均与采集模块电连接；

采集模块用于模拟发出不同的功率信号，检测和监测外部设备的功能和性能是否满足要求；若干功率电阻用于模拟不同的工作功率变化；显示模块用于显示不同功率变化情况、电源健康管理、控制和切换不同的功率选择；

输出接口将不同的功率信号传输到被测试外部设备，输入接口对接220V市电，为整个功率模拟器提供电源。

进一步地，电阻腔内均匀设置有若干L形的安装板，安装板的水平板通过螺钉固定在外壳体的底面上，若干安装板均匀平行分布，若干功率电阻安装在安装板的竖直面上。

进一步地，功率电阻设置在隔热箱内，隔热箱为中空的棱台箱体，隔热箱的两端通过螺钉固定在安装板上。

进一步地，外壳体的侧面上均匀设置有若干散热窗，每个散热窗上均安装有散热风扇，且散热风扇安装在外壳体的内侧。

进一步地，外壳体的底面设置有散热结构，散热结构为设置在外壳体底面的若干散热条，若干散热条均匀平行分布。

进一步地，外壳体上表面的两侧均设置有提手，提手的两端铰接在外壳体上设置的铰接座上。

进一步地，若干功率电阻包括定值电阻R1和定值电阻R2，定值电阻R2与开关K2串联，定值电阻R2、开关K2与开关K1并联，开关K1、开关K2均与定值电阻R1连接，定值电阻R1连接输入接口的A相，定值电阻R2和开关K1均与采集电阻R3的一端连接，采集电阻R3的另一端与输入接口的中线N连接，采集电阻R3与采集模块并联。

进一步地，采集腔和电阻腔之间通过隔热板隔开，外壳体的侧壁上设置有卡槽，隔热板***卡槽内。

提供一种采用上述功率模拟器进行功率模拟的方法，其包括以下步骤：

S1：给功率模拟器通电，利用测试电缆将被外部设备接入功率模拟器；

S2：在功率模拟器的显示模块的显示屏上选择功率负载模拟功能，根据外部设备所需的测试输入功率选择接通的功率负载P_负载；

S3：功率模拟器向外部设备输送功率负载P_负载，外部设备根据功率负载P_负载运行，运行过程中每隔一段设定时间t功率模拟器采集一次外部设备的电流I和电压V；

S4：将电流I与电流阈值I_阈值作差，得到电流波动值I_波动=|I-I_阈值|，将电流波动值I_波动与电流波动阈值I_波动阈值进行比较；

将电压V与电压阈值V_阈值作差，得到电压波动值V_波动=|V-V_阈值|，将电压波动值V_波动与电压波动阈值V_波动阈值进行比较；

若I_波动＞I_波动阈值且V_波动≤V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电流波动较大；采集此时外部设备的实际功率P_实际，将实际功率P_实际与功率负载P_负载进行比较，若P_实际≠P_负载，则调整功率模拟器的输送功率负载使P_实际=P_负载，返回步骤S3；若P_实际＝P_负载，则判定外部设备出现故障；

若I_波动≤I_波动阈值且V_波动＞V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电压波动较大；采集此时外部设备的实际功率P_实际，将实际功率P_实际与功率负载P_负载进行比较，若P_实际≠P_负载，则调整功率模拟器的输送功率负载使P_实际=P_负载，返回步骤S3；若P_实际＝P_负载，则判定外部设备出现故障；

若I_波动＞I_波动阈值且V_波动＞V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电流和电压值均波动较大；则判定功率模拟器出现故障，检查功率模拟器，返回步骤S3；

若I_波动≤I_波动阈值且V_波动≤V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，外部设备和功率模拟器均运行正常，返回步骤S3；

S5：循环步骤S3-S4，统计功率模拟器以功率P_负载向外部设备输送负载的时间T，T=N·t，N为电流I和电压V采集的次数；

S6：将时间T与时间阈值T_阈值进行作差，得到时间波动差值T_差值=T-T_阈值，将时间波动差值T_差值与时间允许阈值T_允许阈值进行比较：若T_差值＞T_允许阈值，则关闭功率模拟器电源，功率模拟器进行自保护，若T_差值≤T_允许阈值，则打开散热风扇对功率模拟器内部进行散热。

本发明的有益效果为：本发明能够模拟调温设备的工作状态，满足其在调试、试验、排故工作的需要，缩短调试和试验周期，保证调试质量，排除人为因素造成的产品性能指标偏差。是独立具备测试功能，还可与现有其他测试设备、标准仪器配合使用的测试模拟设备。

本发明模拟发送相应的功率信号，将功率模拟器接入泄漏监测报警装置后，用于模拟发送未泄漏、气体1泄漏状态、气体2泄漏状态等工况功率信号，以此来检验泄漏监测报警装置的功能和性能是否满足要求；

本发明可以模拟调温设备工作状态，可设定、选择多个功率进行模拟，并自动修正输出功率，同时对外部设备及功率模拟器的自身故障及运行状态进行实时监控，模拟发热功率及运行发热情况进行监控，实现自保护功能，可为测试设备提供2200W以上的功率信号，测试设备能按用户要求进行状态和参数监测，并可对数据进行管理和输出。

附图说明

图1为功率模拟器的立体图。

图2为功率模拟器的内部结构图。

图3为功率模拟器的电气原理图。

其中，1、外壳体，2、散热窗，3、散热结构，4、铰接座，5、提手，6、显示屏，7、上表面，8、显示模块，9、输入开关，10、输入接口，11、输出接口，12、散热风扇，13、安装板，14、隔热箱，15、采集模块，16、隔热板。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1至图3所示，本方案的功率模拟器包括外壳体1，外壳体1内设置有采集腔和电阻腔，采集腔内设置有采集模块15和显示模块8，采集模块15上设置有输出接口11、输入接口10和输入开关9，输出接口11、输入接口10、输入开关9和显示模块8的显示屏6位于外壳体1的上表面7。

电阻腔内设置有若干阻值不等的功率电阻，若干功率电阻均匀的分布在电阻腔内，且功率电阻安装在L形的安装板13上，安装板13安装在外壳体1的底部；显示模块8、若干功率电阻均与采集模块15电连接。通过合理的排布不同阻值的电阻，便于进行功率模拟时散热，安装和更换功率电阻方便。

采集模块15用于模拟发出不同的功率信号，检测和监测外部设备的功能和性能是否满足要求；若干功率电阻用于模拟不同的工作功率变化；显示模块8用于显示不同功率变化情况、电源健康管理、控制和切换不同的功率选择。

输出接口11将不同的功率信号传输到被测试外部设备，输入接口10对接220V市电，为整个功率模拟器提供电源。

本实施例中，电阻腔内均匀设置有若干L形的安装板13，安装板13的水平板通过螺钉固定在外壳体1的底面上，若干安装板13均匀平行分布，若干功率电阻安装在安装板13的竖直面上。功率电阻设置在隔热箱14内，隔热箱14为中空的棱台箱体，隔热箱14的两端通过螺钉固定在安装板13上。

外壳体1的侧面上均匀设置有若干散热窗2，每个散热窗2上均安装有散热风扇12，且散热风扇12安装在外壳体1的内侧，采用风冷的方式将内部热量快速散去。外壳体1的底面设置有散热结构3，散热结构3为设置在外壳体1底面的若干散热条，若干散热条均匀平行分布，同时采用金属导冷的方式加速散热。采集腔和电阻腔之间通过隔热板16隔开，外壳体1的侧壁上设置有卡槽，隔热板16***卡槽内。

外壳体1上表面7的两侧均设置有提手5，提手5的两端铰接在外壳体1上设置的铰接座4上，用于设备转运过程中取、放，避免直接接触外壳体1而烫伤。

本实施例中，若干功率电阻包括定值电阻R1和定值电阻R2，定值电阻R2与开关K2串联，定值电阻R2、开关K2与开关K1并联，开关K1、开关K2均与定值电阻R1连接，定值电阻R1连接输入接口10的A相，定值电阻R2和开关K1均与采集电阻R3的一端连接，采集电阻R3的另一端与输入接口10的中线N连接，采集电阻R3与采集模块15并联。

本发明可通过开关K2与开关K1进行三档功率模拟的选择，开关开关K1闭合、开关K2打开，只有定值电阻R1接入；开关开关K2闭合、开关K1打开，定值电阻R1和定值电阻R2均接入，实现串联；开关K1、开关K2均闭合时，定值电阻R1和定值电阻R2实现并联。

本实施例中采用上述功率模拟器进行功率模拟的方法包括以下步骤：

S1：给功率模拟器通电，利用测试电缆将被外部设备接入功率模拟器；

S2：在功率模拟器的显示模块的显示屏上选择功率负载模拟功能，根据外部设备所需的测试输入功率选择接通的功率负载P_负载；

S3：功率模拟器向外部设备输送功率负载P_负载，外部设备根据功率负载P_负载运行，运行过程中每隔一段设定时间t功率模拟器采集一次外部设备的电流I和电压V；

S4：将电流I与电流阈值I_阈值作差，得到电流波动值I_波动=|I-I_阈值|，将电流波动值I_波动与电流波动阈值I_波动阈值进行比较；

将电压V与电压阈值V_阈值作差，得到电压波动值V_波动=|V-V_阈值|，将电压波动值V_波动与电压波动阈值V_波动阈值进行比较；

若I_波动＞I_波动阈值且V_波动≤V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电流波动较大；采集此时外部设备的实际功率P_实际，将实际功率P_实际与功率负载P_负载进行比较，若P_实际≠P_负载，则调整功率模拟器的输送功率负载使P_实际=P_负载，返回步骤S3；若P_实际＝P_负载，则判定外部设备出现故障；

若I_波动≤I_波动阈值且V_波动＞V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电压波动较大；采集此时外部设备的实际功率P_实际，将实际功率P_实际与功率负载P_负载进行比较，若P_实际≠P_负载，则调整功率模拟器的输送功率负载使P_实际=P_负载，返回步骤S3；若P_实际＝P_负载，则判定外部设备出现故障；

若I_波动＞I_波动阈值且V_波动＞V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电流和电压值均波动较大；则判定功率模拟器出现故障，检查功率模拟器，返回步骤S3；

若I_波动≤I_波动阈值且V_波动≤V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，外部设备和功率模拟器均运行正常，返回步骤S3；

S5：循环步骤S3-S4，统计功率模拟器以功率P_负载向外部设备输送负载的时间T，T=N·t，N为电流I和电压V采集的次数；

S6：将时间T与时间阈值T_阈值进行作差，得到时间波动差值T_差值=T-T_阈值，将时间波动差值T_差值与时间允许阈值T_允许阈值进行比较：若T_差值＞T_允许阈值，则关闭功率模拟器电源，功率模拟器进行自保护，若T_差值≤T_允许阈值，则打开散热风扇对功率模拟器内部进行散热。

本发明能够模拟调温设备的工作状态，满足其在调试、试验、排故工作的需要，缩短调试和试验周期，保证调试质量，排除人为因素造成的产品性能指标偏差。是独立具备测试功能，还可与现有其他测试设备、标准仪器配合使用的测试模拟设备。

本发明模拟发送相应的功率信号，将功率模拟器接入泄漏监测报警装置后，用于模拟发送未泄漏、气体1泄漏状态、气体2泄漏状态等工况功率信号，以此来检验泄漏监测报警装置的功能和性能是否满足要求；

本发明可以模拟调温设备工作状态，可设定、选择多个功率进行模拟，并自动修正输出功率，同时对外部设备及功率模拟器的自身故障及运行状态进行实时监控，模拟发热功率及运行发热情况进行监控，实现自保护功能，可为测试设备提供2200W以上的功率信号，测试设备能按用户要求进行状态和参数监测，并可对数据进行管理和输出。

Claims (9)

1.一种功率模拟器，其特征在于，包括外壳体，所述外壳体内设置有采集腔和电阻腔，所述采集腔内设置有采集模块和显示模块，所述采集模块上设置有输出接口、输入接口和输入开关，所述输出接口、输入接口、输入开关和显示模块的显示屏位于外壳体的上表面；

所述电阻腔内设置有若干阻值不等的功率电阻，若干所述功率电阻均匀的分布在电阻腔内，且功率电阻安装在L形的安装板上，所述安装板安装在外壳体的底部；所述显示模块、若干功率电阻均与采集模块电连接；

所述采集模块用于模拟发出不同的功率信号，检测和监测外部设备的功能和性能是否满足要求；若干所述功率电阻用于模拟不同的工作功率变化；所述显示模块用于显示不同功率变化情况、电源健康管理、控制和切换不同的功率选择；

所述输出接口将不同的功率信号传输到被测试外部设备，所述输入接口对接220V市电，为整个功率模拟器提供电源。

2.根据权利要求1所述的功率模拟器，其特征在于，所述电阻腔内均匀设置有若干L形的安装板，所述安装板的水平板通过螺钉固定在外壳体的底面上，若干所述安装板均匀平行分布，若干所述功率电阻安装在安装板的竖直面上。

3.根据权利要求2所述的功率模拟器，其特征在于，所述功率电阻设置在隔热箱内，所述隔热箱为中空的棱台箱体，所述隔热箱的两端通过螺钉固定在安装板上。

4.根据权利要求1所述的功率模拟器，其特征在于，所述外壳体的侧面上均匀设置有若干散热窗，每个所述散热窗上均安装有散热风扇，且散热风扇安装在外壳体的内侧。

5.根据权利要求1所述的功率模拟器，其特征在于，所述外壳体的底面设置有散热结构，所述散热结构为设置在外壳体底面的若干散热条，若干所述散热条均匀平行分布。

6.根据权利要求1所述的功率模拟器，其特征在于，所述外壳体上表面的两侧均设置有提手，所述提手的两端铰接在外壳体上设置的铰接座上。

7.根据权利要求1所述的功率模拟器，其特征在于，若干所述功率电阻包括定值电阻R1和定值电阻R2，所述定值电阻R2与开关K2串联，所述定值电阻R2、开关K2与开关K1并联，所述开关K1、开关K2均与定值电阻R1连接，所述定值电阻R1连接输入接口的A相，所述定值电阻R2和开关K1均与采集电阻R3的一端连接，所述采集电阻R3的另一端与输入接口的中线N连接，所述采集电阻R3与采集模块并联。

8.根据权利要求1所述的功率模拟器，其特征在于，所述采集腔和电阻腔之间通过隔热板隔开，所述外壳体的侧壁上设置有卡槽，所述隔热板***卡槽内。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的功率模拟器进行功率模拟的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：给功率模拟器通电，利用测试电缆将被外部设备接入功率模拟器；

S2：在功率模拟器的显示模块的显示屏上选择功率负载模拟功能，根据外部设备所需的测试输入功率选择接通的功率负载P_负载；

S3：功率模拟器向外部设备输送功率负载P_负载，外部设备根据功率负载P_负载运行，运行过程中每隔一段设定时间t功率模拟器采集一次外部设备的电流I和电压V；

S4：将电流I与电流阈值I_阈值作差，得到电流波动值I_波动=|I-I_阈值|，将电流波动值I_波动与电流波动阈值I_波动阈值进行比较；

将电压V与电压阈值V_阈值作差，得到电压波动值V_波动=|V-V_阈值|，将电压波动值V_波动与电压波动阈值V_波动阈值进行比较；

若I_波动＞I_波动阈值且V_波动≤V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电流波动较大；采集此时外部设备的实际功率P_实际，将实际功率P_实际与功率负载P_负载进行比较，若P_实际≠P_负载，则调整功率模拟器的输送功率负载使P_实际=P_负载，返回步骤S3；若P_实际＝P_负载，则判定外部设备出现故障；

若I_波动≤I_波动阈值且V_波动＞V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电压波动较大；采集此时外部设备的实际功率P_实际，将实际功率P_实际与功率负载P_负载进行比较，若P_实际≠P_负载，则调整功率模拟器的输送功率负载使P_实际=P_负载，返回步骤S3；若P_实际＝P_负载，则判定外部设备出现故障；

若I_波动＞I_波动阈值且V_波动＞V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，电流和电压值均波动较大；则判定功率模拟器出现故障，检查功率模拟器，返回步骤S3；

若I_波动≤I_波动阈值且V_波动≤V_波动阈值，则判定功率模拟器输送功率负载P_负载给外部设备运行时，外部设备和功率模拟器均运行正常，返回步骤S3；

S5：循环步骤S3-S4，统计功率模拟器以功率P_负载向外部设备输送负载的时间T，T=N·t，N为电流I和电压V采集的次数；

S6：将时间T与时间阈值T_阈值进行作差，得到时间波动差值T_差值=T-T_阈值，将时间波动差值T_差值与时间允许阈值T_允许阈值进行比较：若T_差值＞T_允许阈值，则关闭功率模拟器电源，功率模拟器进行自保护，若T_差值≤T_允许阈值，则打开散热风扇对功率模拟器内部进行散热。

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