大功率电子负载及提高大功率电子负载维护性能的方法与流程

本发明涉及大功率电子负载，尤其涉及一种模块化的大功率电子负载，以及提高大功率电子负载维护性能的方法。

背景技术：

随着新能源的发展，电子负载的功率越来越大。负载的实际使用参数跨度很大。行业内的更大功率的电子负载还是采用功率模块堆叠的方式并联功率模组，然后进行整体校准，整体控制。生产难度大，调试不方便，精确度较低。生产出来参数固定，无法升级，调整困难。损坏率高，维修复杂，维修周期长。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模块化的大功率电子负载，以解决现有大功率电子负载存在的上述技术问题中的至少一种。

为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种模块化的大功率电子负载，所述大功率电子负载包括主控制器和若干功率模块，每一所述功率模块包括若干功率模组，每一所述功率模组包括若干mosfet；每一所述功率模块具有单独的计算机识别标志和数据接口；所述主控制器分别连接所述若干功率模块，且所述主控制器设置有负载自适应模块用于：在电子负载开机时，自动查找所述若干功率模块的规格及数量，以及根据查找结果自动改变所述电子负载的规格和参数。

在上述的模块化的大功率电子负载中，优选地，每一所述功率模组设置有第一自均衡装置，用于在功率模组内部有mosfet损坏时自动在该功率模组内部进行均衡。

在上述的模块化的大功率电子负载中，优选地，所述第一自均衡装置包括第二运放，所述第二运放的一输入端与对应功率模块的相应输出端连接、另一输入端与该功率模组的电源回路连接、输出端分别连接该功率模组内每一mosfet的运放的一输入端。

在上述的模块化的大功率电子负载中，优选地，每一所述功率模块设置有第二自均衡装置，用于读取构成功率模块的功率模组的数量及规格、对读取结果计算以及当计算结果与设置值不一致时自动调整各个功率模组的参数。

在上述的模块化的大功率电子负载中，优选地，所述主控制器设置有第三自均衡装置，用于读取构成电子负载的功率模块的数量及规格、对读取结果计算以及当计算结果与设置值不一致时自动调整各个功率模块的参数。

在上述的模块化的大功率电子负载中，优选地，每一所述功率模块具有独立的校准参数。

在上述的模块化的大功率电子负载中，优选地，所述数据接口为千兆网络接口。

本发明还提供了一种提高大功率电子负载维护性能的方法，所述方法包括采用模块化结构构造所述大功率电子负载，以及通过主控制器对构成所述大功率电子负载的各功率模块进行控制。

在上述的提高大功率电子负载维护性能的方法中，优选地，所述模块化结构包括多级，在上级中设置自均衡装置以提高负载的稳定性和可靠性。

在上述的提高大功率电子负载维护性能的方法中，优选地，所述方法还包括设置负载自适应模块，在电子负载开机时，自动查找构成电子负载的功率模块的规格及数量，根据查找结果自动改变所述电子负载的规格和参数。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

由于采用模块化设计且采用了自识别技术(即上述负载自适应模块)，能够在开机自检时，自动识别功率模块数，改变大功率电子负载规格参数，并且只需要将损坏的功率模块返厂维修，因此，能够降低使用时根据参数需要分配负载的难度，降低负载的购置成本，提高大功率电子负载设备的通用性，降低大功率电子负载的返修率及返修影响。

附图说明

图1为一些实施例模块化的大功率电子负载的构成示意图；

图2为大功率电子负载的基本原理图；

图3为功率模组自均衡原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参照图1，一些实施例模块化的大功率电子负载包括：主控制器10和若干功率模块20，每一所述功率模块20包括若干功率模组30，每一所述功率模组30包括若干mosfet40。

每一所述功率模块20具有单独的计算机识别标志(如，地址)和数据接口。所述主控制器10分别连接所述若干功率模块20，且所述主控制器10设置有负载自适应模块用于：在电子负载开机时，自动查找所述若干功率模块20的规格及数量，以及根据查找结果自动改变所述电子负载的规格和参数。

由于采用模块化设计且采用了自识别技术(上述负载自适应模块)，能够在开机自检时，自动识别功率模块20的数量，改变大功率电子负载规格参数。比如电子负载开机的时候，发现有7个功率模块，每个功率模块是3kw，那么电子负载自动变成一个21kw的负载。这样，能够降低使用时根据参数需要分配负载的难度，降低负载的购置成本，提高大功率电子负载的通用性。同时由于采用模块化设计，只需将损坏的功率模块返厂维修，不必整机返修，能够降低大功率电子负载的返修率及返修影响。

进一步，每一所述功率模组30设置有第一自均衡装置，用于在功率模组30内部有mosfet损坏时自动在该功率模组30内部进行均衡，而不会影响其它功率模组30、功率模块20和电子负载整机。

图2中示出了电子负载的基本工作原理。参照图2，主控制器设定参数，dac(数模转换器)把数字量转换为模拟量，运放用来稳定和控制回路参数，mosfet用来实际控制消耗电能，把电能转换为热能。

图3中示出了一种功率模组自均衡原理，即第一自均衡装置的原理。参照图3，所述第一自均衡装置包括第二运放41，所述第二运放41的一输入端与对应功率模块的相应输出端连接、另一输入端与该功率模组的电源回路连接、输出端分别连接该功率模组内每一mosfet40的运放(以下称为第一运放)的一输入端。上述第二运放41与控制mosfet的运放(即第一运放)构成两级运放，当某一mosfet40损坏时，反馈至第二运放41的所述另一输入端的值会变化，进而使第二运放41输出值变化调整第一运放，从而实现功率模组内的自均衡，保证mosfet损坏不影响其他功率模组、功率模块和整机。

进一步在每一所述功率模块20设置有第二自均衡装置，用于读取构成功率模块20的功率模组30的数量及规格、对读取结果计算以及当计算结果与设置值不一致时自动调整各个功率模组30的参数。

进一步在所述主控制器10设置有第三自均衡装置，用于读取构成电子负载的功率模块20的数量及规格、对读取结果计算以及当计算结果与设置值不一致时自动调整各个功率模块20的参数。

上述第一自均衡装置、第二自均衡装置和第三自均衡装置构成了三重自均衡。三重均衡在不影响工作及精确度的情况下，能够容忍更多的异常及损坏，保证了设备有更高的稳定性与可靠性。如果mosfet40损坏，由当前功率模组30均衡，如果超过当前功率模组均衡能力，当前功率模块20实现二次均衡，如果超过功率模块20均衡能力，那么一台设备整体进行均衡。这样可以保证产品有极高的可靠性，降低返修率，必须返修也不用整机返修，主要返修故障功率模块即可，不影响整机工作。

进一步每一所述功率模块20具有独立的校准参数。这样只需要备两种功率模块即可满足绝大部分大功率负载的需求；只需要对当前功率模块进行生产、校准及测试；只需要拼装不同数量规格的功率模块即可完成大功率电子负载的生产；可以保证很高的参数指标；返修只需要功率模块返修，不需要整机返厂。

进一步功率模块20的所述数据接口为千兆网络接口，数据传输速度高，同步好。

相较于现有通过简单的并联功率模组构成的大功率电子负载。一些实施例模块化的大功率电子负载至少具有以下效果：大功率电子负载的精确度由行业内普遍的0.2％提高到0.02％，电流控制斜率提高十倍。只需备一种机框两种功率模块即可构造不同规格的大功率电子负载，而且功率模块可以单独校准，因此能够大大缩短生产时间。

一种提高大功率电子负载维护性能的方法，所述方法包括采用模块化结构构造所述大功率电子负载，以及通过主控制器10对构成所述大功率电子负载的各功率模块20进行控制。

作为一种更佳实施方式，所述模块化结构包括多级，在上级中设置自均衡装置以提高负载的稳定性和可靠性。

作为另一种更佳实施方式，所述方法还包括设置负载自适应模块，在电子负载开机时，自动查找构成电子负载的功率模块的规格及数量，根据查找结果自动改变所述电子负载的规格和参数。

上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。