一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，包括负载模拟发生单元及能量回馈调节单元；所述负载模拟发生单元、能量回馈调节单元均通过DSP控制器与上位机连接，DSP控制器经过RS485与上位机通讯。本实用新型借助能量回馈调节单元、负载模拟发生单元及上位机的监控实现模拟三线或四线的有功、感性和容性无功、2～51次谐波等各种负载电流，调节有功能量无污染馈入电网，具有灵活模拟各种负载、适应电源电压范围大、馈入电网电流谐波含量小的优点。
【专利说明】一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及属于电气自动化设备【技术领域】，具体涉及一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置。
【背景技术】
[0002]各种电源类产品如稳压电源、UPS、消防应急电源、直流电源、充电器、发电机等，出厂前均需要进行负载老化与试验。传统的方法是采用电阻进行能耗放电，这一方面会消耗大量的电能，另一方面会大大增加输配电设备的容量，同时释放的热量会增加空调的负担。在电源老化、测试过程中通常采用特定的非线性负载，如三线制整流器、四线制整流器等，同时其功率因数也有特定要求。在有源电力滤波器及无功补偿设备的检验、测试、老化过程中需要测试众多指标，不仅有上述要求，同时还需可调的有功不平衡、谐波次数、幅值、相位等可编程特性。
[0003]在公知的能量回馈型电子负载中，一般采用恒定的交流整流后再直流逆变，不能实现能量的双向调节、负载的灵活编程，且谐波含量固定不可调，回馈电网效率低，对电网的污染大。
实用新型内容
[0004]为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，在能量回馈式可编程电子能馈负载装置中，采用现代电力电子技术利用交直交的背靠背双向可调逆变平台，实现了装置的负载灵活编程和有功能量的高效、无污染调节回馈电网。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:
[0006]一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，包括负载模拟发生单元及能量回馈调节单元，所述负载模拟发生单元包括与负载相连接的输入端，输入端通过电流互感器与缓冲电路相连，电流互感器与缓冲电路之间的线路上还设有RC高频滤波吸收电路，缓冲电路通过单相电感器与三相逆变桥相连，电感与三相逆变桥之间串联有反馈电流霍尔传感器，三相逆变桥与储能电容器组相并联，与负载相连接的输入端的交流电压信号、电流互感器采集的负载总电流、反馈电流霍尔传感器采集的电流反馈及直流母线电压均通过信号采集单元传送至负载模拟发生单元的DSP控制器，三相逆变桥通过三相逆变桥保护单元与DSP控制器相连；所述负载模拟发生单元、能量回馈调节单元为结构相同的单元且通过直流母线背靠背连接组成交直交的双向可调节逆变平台，负载模拟发生单元及能量回馈调节单元的DSP控制器与上位机相连，能量回馈调节单元输出交流侧UA、UB、UC与电网相连。
[0007]所述DSP控制器经过RS485与上位机通讯。
[0008]所述负载模拟发生单元的交流输入侧L1、L2、L3、N与试品的输出串接或与试品的输入电源并接。
[0009]所述储能电容器组为多个相串联的极性电容。其串联中点与交流输入侧中线N相连。
[0010]所述能量回馈调节单元输入侧与负载模拟发生单元的输出侧相连。
[0011]一种能量回馈式可编程电子能馈负载系统，包括多个相并联的装置，每个装置均包括背靠背连接组成的交直交的双向可调节逆变平台，每个交直交的双向可调节逆变平台均与上位机通信。
[0012]工作原理:电网交流电经负载模拟发生单元输入实现各种负载模拟，有功能量经其交流逆变成直流后流入能量支撑的储能电容器组，储能电容器组能量再流入能量回馈调节单元后，由其把直流逆变成与电网一致的正选交流电，实现能量的回馈，反之，当模拟部分模拟发电机时，也可实现能量的反方向流动。
[0013]负载模拟发生单元的DSP控制器接收上位人机界面编程转换下发的波形直角坐标数据，完成FFT数据反变换，形成指令电流，驱动逆变桥输出负载电流，支持本单元直流上下母线的平衡调节、各次电流参数的微调、容量输出调节设定控制、保护功能参数设定监控；能量回馈调节单元的DSP控制器接收上位人机界面保护功能参数设定监控，支持本单元直流母线的总平衡调节，驱动逆变桥将逆变输出电流，经滤波、高频吸收，将几乎无畸变的电流注入电网，实现装置的节能特点。通过上位机的设置监控，实现电网能量经由模拟发生单元模拟实现的各种负载输入，流经直流储能电容器组，进入能馈调节单元馈回电网。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015]本实用新型借助能量回馈调节单元、负载模拟发生单元及上位机的监控实现模拟三线或四线的有功、感性和容性无功、2?51次谐波等各种负载电流，调节有功能量无污染馈入电网，具有灵活模拟各种负载、适应电源电压范围大、馈入电网电流谐波含量小的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型第一实施例结构示意图；
[0017]图2为本实用新型第二实施例结构示意图；
[0018]图3为本实用新型实际使用时的第一实施例结构示意图；
[0019]图4为本实用新型实际使用时的第二实施例结构示意图；
[0020]图5为本实用新型实际使用时的第三实施例结构示意图；
[0021]图中，I负载模拟发生单元、2能量回馈调节单元、3上位机、4电流互感器、5RC高频滤波吸收电路、6缓冲电路、7反馈电流霍尔传感器、8三相逆变桥、9储能电容器组、10信号采样单元、11逆变桥驱动保护单元、12DSP控制器。
【具体实施方式】
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[0022]下面结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0023]图1为本实用新型第一实施例结构示意图，可灵活编程模拟各种负载电流，并将有功能量回馈电网，按试品的不同试验要求，如图3、图4所示，装置输入与试品串接或并接，输出将有功能量馈回电网。附图中的本装置是指本申请所指的能量回馈式可编程电子能馈负载装置。
[0024]如图1所述，一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，它包括负载模拟发生单元1、能量回馈调节单元2、上位机3三大部分，两单元直流母线背靠背连接组成交直交的双向可调节逆变平台，在直流母线两极间接有两组串联的储能电容器组9;所述两单元均包括保护空开、电流互感器4、RC高频滤波吸收电路5、缓冲电路6、单相电感器、反馈电流霍尔传感器7、三相逆变桥8、信号采样单元10、逆变桥驱动保护单元11、DSP控制器12。
[0025]装置交流输入侧L1、L2、L3、N据试品试验要求与试品连接，如图3串接或如图4、图5与试品并接，均依次连接负载模拟发生单元I的保护空开、电流互感器4、RC高频滤波吸收电路5、缓冲电路6、电感器、反馈霍尔电流传感器7、三相逆变桥8、储能电容器9，储能电容器9串联中点为装置负载模拟发生单元I的中线N，负载模拟发生单元I的直流母线与能量回馈调节单元2的直流母线连接；依次连接能量回馈调节单元2的储能电容器9、三相逆变桥8、反馈霍尔电流传感器7、电感器、缓冲电路8、RC高频滤波吸收电路9、电流互感器
O、保护空开，输出侧交流UA、UB、UC与电网相连。
[0026]信号采样单元10、逆变桥驱动保护单元11与DSP控制器12相连，DSP控制器12与上位机3相连；模拟单元DSP控制器11接收上位机3界面编程转换下发的波形直角坐标数据，完成FFT数据反变换，形成指令电流，驱动逆变桥输出编程的负载电流，支持本单元直流上下母线的平衡调节、各次电流参数的微调、容量输出调节设定控制、保护功能参数设定监控；回馈单元DSP控制器11与上位机3相连，其接收上位机界面保护功能参数设定监控，支持本单元直流母线的总平衡调节，驱动逆变桥将逆变输出电流，经滤波、高频吸收，将几乎无畸变的电流注入电网，实现装置的节能特点。
[0027]负载模拟发生单元I的DSP控制器11接收上位主机直角坐标形式电流负载波形数据，进FFT反变换生成指令控制驱动三相逆变桥，并对输出电流进行采样分析回传，同时完成单元的保护、上下直流母线调节控制并将参数上传给上位人机单元。能量回馈调节单元2的DSP控制器11主要完成总母线的调节，驱动三相逆变桥8逆变输出馈网电流，同时完成保护、电流数据分析等上传给上位机3。上位机3经485通讯与两单元的DSP控制器11相连，提供友好人机界面，实现装置监控、有功、无功、谐波编程、波形显示、数据含量显示。
[0028]本装置的使用灵活，使用电压范围宽广。装置交流输入侧L1、L2、L3、N与试品输出侧如图3串接可用于电源、变压器等产品的有功参数测试，并将有功回馈电网；装置交流输入侧L1、L2、L3、N与试品输入侧如图4、5并接，可用于有源电力滤波器、无功补偿等产品的多项功能测试，装置模拟负载与试品电流对消补偿，剩余有功经回馈单元馈回电网，并且如图5实例，能满足高电压电网电能质量产品的测试，同时节约有功，减少电网容量占用。
[0029]图2为本实用新型第二实施例结构示意图，适用于容量较大时的装置扩展，由如图1所述特征为基本单元的多个单元并联而成，接收上位主机的监控，既能实现容量的扩展，又能满足如图1所述特征的所有功能，还能满足试品对负载的精度要求，实现多级试验。
[0030]本实用新型中，负载模拟单元输入侧通过幅值相位灵活编程可调交直逆变，产生有功、无功、谐波等各种负载电流，经高频吸收、缓冲、电感器滤波与电网相连，有功通过输出侧直流与回馈单元相连，由回馈单元经直交逆变、电感器滤波、缓冲、高频吸收，转换成与电网电压同频率幅值相位可调节的三相电压接入电网。装置主电路器件和开关损耗较低，有功回馈效率达百分之九十五以上。
【权利要求】
1.一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，包括负载模拟发生单元及能量回馈调节单元，所述负载模拟发生单元包括与负载相连接的输入端，输入端通过电流互感器与缓冲电路相连，电流互感器与缓冲电路之间的线路上还设有Re高频滤波吸收电路，缓冲电路通过单相电感器与三相逆变桥相连，电感与三相逆变桥之间串联有反馈电流霍尔传感器，三相逆变桥与储能电容器组相并联，与负载相连接的输入端的交流电压信号、电流互感器采集的负载总电流、反馈电流霍尔传感器采集的电流反馈及直流母线电压均通过信号采集单元传送至负载模拟发生单元的DSP控制器，三相逆变桥通过三相逆变桥保护单元与DSP控制器相连；所述负载模拟发生单元、能量回馈调节单元为结构相同的单元且通过直流母线背靠背连接组成交直交的双向可调节逆变平台，负载模拟发生单元及能量回馈调节单元的DSP控制器与上位机相连，能量回馈调节单元输出交流侧UA、UB、UC与电网相连。
2.如权利要求1所述的一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，其特征是，所述DSP控制器经过RS485与上位机通讯。
3.如权利要求1所述的一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，其特征是，所述负载模拟发生单元的交流输入侧L1、L2、L3、N与试品的输出串接或与试品的输入电源并接。
4.如权利要求1所述的一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，其特征是，所述储能电容器组为多个相串联的极性电容。
5.如权利要求1所述的一种能量回馈式可编程电子能馈负载装置，其特征是，所述能量回馈调节单元输入侧与负载模拟发生单元的输出侧相连。
6.一种能量回馈式可编程电子能馈负载系统，其特征是，包括多个相并联的装置，每个装置均包括背靠背连接组成的交直交的双向可调节逆变平台，每个交直交的双向可调节逆变平台均与上位机通信。
【文档编号】H02J3/38GK204012751SQ201420492846
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】朱树文, 王永波, 满孝海 申请人:山东华天电气有限公司