机车电源测试用直流回馈型直流电子负载的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及机车电源测试技术领域，特别涉及一种机车电源测试用直流回馈型直流电子负载。
【【背景技术】】
[0002]现有成熟的机车电源测试用负载主要有两类:
[0003]能耗型:主要由大功率电阻、电容、电感的串并联组成，通过开关电路控制其连接方式来实现机车电源出厂前的各项测试；或者通过电力电子电路模拟出厂电源的带载特性，最后将测试能量通过电阻发热释放掉。此类负载将测试的能量全部消耗掉，并且在耗能的过程中产生大量的热能，增加了散热难度以及带来了安全隐患。
[0004]回馈型:主要由电力电子电路构成，通过控制半导体开关管的开通、关断模拟机车电源的带载特性，并将测试中的能量回馈到电网中。此类负载虽然起到了节能的效果，但是在电源测试的过程中，电能要经过逆变并网、整流等多个变换环节，不仅降低了效率、增加了损耗，还会给电网带来谐波污染。
【
【发明内容】
】
[0005]有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，相较于将能量回馈到交流电网，省去了整流、逆变等一系列环节，使控制方式变得简单、成本降低。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，包括主电路与控制电路组成，所述主电路由升压斩波电路与移相全桥电路级联组成，所述控制电路包括数字信号处理单元DSP与逻辑控制单元CPLD，还包括由上位机与可编程逻辑控制器PLC组成的人机交互界面。
[0008]所述数字信号处理单元DSP通过CAN通讯电路与上位机相连，通过开关信号处理电路与接触器控制线圈及辅助线圈相连，通过模拟信号处理电路与电压、电流传感器相连，所述逻辑控制单元CPLD与IGBT驱动模块相连，所述IGBT驱动模块再通过线路分别连接所述升压斩波电路与移相全桥电路。
[0009]进一步，所述移相全桥电路输入侧与升压斩波电路输出侧相连。
[0010]所述移相全桥电路输出端通过输出主接触器及输出预充电接触器和DC600V供电柜相连，使测试能量直接回馈到被试直流电源直流输入侧，减小了不必要的中间环节，提高了能量利用率。
[0011 ] 所述升压斩波电路与移相全桥电路之间并联连接电容。
[0012]进一步，所述电压、电流传感器与硬件保护电路相连，所述硬件保护电路再连接所述逻辑控制单元CPLD，保护信号直接给到逻辑控制单元CPLD，通过逻辑控制单元CPLD的动作迅速性，使得保护动作只需要几十纳秒的时间，足以保护期间在过压、过流的瞬间不损坏。
[0013]所述人机交互界面包括上位机和可编程逻辑控制器PLC，为不同测试情况的设定、数据显示以及各个开关的操作提供了方便。
[0014]所述可编程逻辑控制器PLC通过电平转换电路与逻辑控制单元CPLD相连。
[0015]本发明的有益效果是，相较于将能量回馈到交流电网，省去了整流、逆变等一系列变换环节，使控制方式变得简单，有效避免了电能多次变换过程中所带来的损耗和谐波。
【【附图说明】】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本发明的电路结构示意图。
[0018]图中，1、DC600V供电柜，2、被试直流电源，3、模拟负载箱，4、可编程逻辑控制器，5、上位机，6、输入预充电接触器，7、输入主接触器，8、接触器控制线圈、辅助线圈，9、开关信号处理电路，10、CAN通讯电路，11、电压、电流传感器，12、模拟信号处理电路，13、升压斩波电路，14、数字信号处理单元，15、硬件保护电路，16、逻辑控制单元，17、输出预充电接触器，
18、输出主接触器，19、移相全桥电路，20、IGBT驱动模块，21、电平转换电路。
【【具体实施方式】】
[0019]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]参照图1，机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，包括主电路与控制电路组成，所述主电路由升压斩波电路13与移相全桥电路19级联组成。
[0021]所述控制电路包括数字信号处理单元14与逻辑控制单元16构成，还包括由上位机5与可编程逻辑控制器4组成的人机交互界面。
[0022]数字信号处理单元14通过CAN通讯电路10与上位机5相连，通过开关信号处理电路9与接触器控制线圈、辅助线圈8相连，通过模拟信号处理电路12与电压、电流传感器11相连，通过IGBT驱动模块20控制主电路中IGBT的开通、关断，实现所需的模拟负载以及能量回馈的功能。
[0023]移相全桥电路19输入侧与升压斩波电路13输出侧相连，通过输出主接触器18和输出预充电接触器17使移相全桥电路19与DC600V供电柜1相连，其特性是，将测试能量直接回馈到被试直流电源2直流输入侧，供被测试直流电源2循环使用。
[0024]控制电路由数字信号处理单元14和逻辑控制单元16为核心组成，通过CAN通讯电路10与上位机5相连，其特性是，通过上位机操作系统运行状态以及显示系统数据。
[0025]通过开关信号处理电路9和模拟信号处理电路12分别与接触器控制线圈、辅助线圈和电压、电流传感器相连，控制检测主电路的状态。所述电压、电流传感器11与硬件保护电路15相连，将保护信号传送给逻辑控制单元16，可编程逻辑控制器4通过电平转换电路21与逻辑控制单元16相连。
[0026]移相全桥电路19输出端直接与DC600V供电柜1输出端相连。
[0027]上位机5通过CAN通讯电路10与数字信号处理单元14相连。
[0028]电压、电流传感器11与硬件保护电路15相连，保护信号直接给到逻辑控制单元16。
[0029]所述硬件保护电路15再连接所述逻辑控制单元16，保护信号直接给到逻辑控制单元16，通过逻辑控制单元16的动作迅速性，使得保护动作只需要几十纳秒的时间，足以保护期间在过压、过流的瞬间不损坏。
[0030]所述人机交互界面包括上位机5和可编程逻辑控制器4，为不同测试情况的设定、数据显示以及各个开关的操作提供了方便。
[0031]本发明是针对机车上电源的输入条件而设计的，通过升压斩波电路13模拟测试电源的带载特性，再通过移相全桥电路19将测试能量回馈到直流输入侧，使测试的能量能够被循环使用。相较于将能量回馈到交流电网，省去了整流、逆变等一系列变换环节，即使控制方式变得简单、成本降低，又能避免电能多次变换过程中所带来的损耗和谐波。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，包括主电路与控制电路组成，其特征在于，所述主电路由升压斩波电路与移相全桥电路级联组成，所述控制电路包括数字信号处理单元DSP与逻辑控制单元CPLD，还包括由上位机与可编程逻辑控制器PLC组成的人机交互界面； 所述数字信号处理单元DSP通过CAN通讯电路与上位机相连，通过开关信号处理电路与接触器控制线圈及辅助线圈相连，通过模拟信号处理电路与电压、电流传感器相连，所述逻辑控制单元CPLD与IGBT驱动模块相连，所述IGBT驱动模块再通过线路分别连接所述升压斩波电路与移相全桥电路。2.根据权利要求1所述的机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，其特征在于，所述移相全桥电路输入侧与升压斩波电路输出侧相连。3.根据权利要求1或2所述的机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，其特征在于，所述移相全桥电路输出端通过输出主接触器及输出预充电接触器和DC600V供电柜相连。4.根据权利要求1所述的机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，其特征在于，所述升压斩波电路与移相全桥电路之间并联连接电容。5.根据权利要求1所述的机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，其特征在于，所述电压、电流传感器与硬件保护电路相连，所述硬件保护电路再连接所述逻辑控制单元CPLD06.根据权利要求1所述的机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，其特征在于，所述可编程逻辑控制器PLC通过电平转换电路与逻辑控制单元CPLD相连。
【专利摘要】本发明公开了一种机车电源测试用直流回馈型直流电子负载，包括主电路与控制电路组成，所述主电路由升压斩波电路与移相全桥电路级联组成。所述控制电路由数字信号处理单元DSP与逻辑控制单元CPLD构成，通过CAN通讯电路与上位机相连，通过开关信号处理电路与接触器控制线圈、辅助线圈相连，通过模拟信号处理电路与电压、电流传感器相连，通过IGBT驱动模块控制主电路中IGBT的开通、关断，实现所需的模拟负载以及能量回馈的功能。本发明使测试的能量能够被循环使用，相较于将能量回馈到交流电网，省去了整流、逆变等一系列变换环节，使控制方式变得更简单，成本降低。
【IPC分类】G05B19/05, G01R31/40
【公开号】CN105242221
【申请号】CN201510790497
【发明人】孙得金, 席海山, 李昌泉, 胡奔, 柴忠民, 宋涛, 徐海防, 洪捷
【申请人】武汉征原电气有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月17日