机车电源测试用交流并网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交流并网型直流电子负载。
【【背景技术】】
[0002]目前现有的电子负载在拓扑结构上，BOOST、CUK拓扑结构应用的较为普遍，由于其控制方便，但是能馈型电子负载需要与电网进行隔离，对于大功率的电子负载假设采用BOOST拓扑结构模拟电子负载，那么就要使用工频变压器与电网进行隔离，显然不论从效率还是从装置的体积上都有缺陷。在大功率电子负载研制上采用单一的单相或是三相并网，这样装置在故障排除和故障维护方面很不占优势。在控制电路方面，目前电子负载控制控制器采用单一的数字控制器，完成模拟量的采用、脉冲输出、电子负载的保护、开关量控制，由于数字控制器在软件保护上对于重大故障(比如IGBT的短路保护)的处理在还不是很及时存在一定的风险。
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【发明内容】
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[0003]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交流并网型直流电子负载，不同于以往的B00ST、CUK为主的电子负载，体积小、可靠性高，电能转换效率有效提尚。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0005]机车电源测试用交流并网型直流电子负载，包括移相全桥模块、全桥逆变器、数字控制单元、逻辑控制单元、开关量输入信号模块和开关量输出信号模块，所述移相全桥模块的输入端连接待测电源，其输出端连接所述全桥逆变器，所述全桥逆变器再连接IGBT驱动模块，所述IGBT驱动模块连接逻辑控制单元，所述逻辑控制单元与数字控制单元相连，所述开关量输入信号模块和开关量输出信号模块将接触器的控制信号与所述数字控制单元相连，实现接触器的数字开通与关断，全桥逆变器将待测电源测试过程中的能量回馈到电网。
[0006]还包括模拟量电路处理模块，其一端与所述数字控制单元相连，另一端连接硬件保护电路模块。
[0007]所述硬件保护电路模块与所述逻辑控制单元相连，以实现硬件保护功能。
[0008]还包括CAN通讯电路模块，其一端与所述数字控制单元相连，另一端连接上位机。
[0009]所述上位机通过传输模块与数字控制单元相连，所述传输模块为485通讯模块。
[0010]还设置开关量输入预留模块与开关量输出预留模块，所述开关量输入预留模块一端连接外部PLC控制器，另一端连接所述数字控制单元，所述开关量输出预留模块一端连接外部PLC控制器，另一端连接所述数字控制单元或逻辑控制单元。
[0011]进一步，大功率交流并网型直流电子负载可由多个小功率单相交流并网型直流电子负载模块并联组成。如400KW交流并网型直流电子负载分为由六个70KW单相交流并网型直流电子负载模块组成。
[0012]本发明的有益效果是，可靠性高，体积小，在电能回馈效率方面显著提高，具有以下方面优点:
[0013](1)400KW交流并网型直流电子负载分为由六个单相70KW交流并网型直流电子负载模块组成，六个模块之间不论在主电路还是在控制电路结构方面而言相对独立，之间互不影响。这样以来不论是哪一个模块发生故障都不会对其他模块造成重大影响，对装置以后的容量扩充性也提供了方便。
[0014](2)在拓扑结构方面，相对目前工业中主流电子负载拓扑结构而言本次发明采用的是移相全桥作为前级模拟电子负载结构，采用全桥结构代替BOOST结构有明显的优势:全桥结构不但能完成BOOST结构所能完成的模拟电子负载的功能，由于移相全桥采用高频变压器结构实现与电网的隔离，直接省略了大体积的工频变压器。采用全桥结构在实现软开关的条件下电能的转换效率能被提高，对于大功率电子负载而言对于整机效率能大大提尚ο
[0015](3)在控制装置方面，本次设计采用数字控制器DSP与逻辑控制器CPLD相结合使用，其优势在于充分发挥DSP高速数字处理的优势以及CPLD硬件逻辑动作迅速的特点。对于装置的保护本次发明做了软件保护和硬件保护双重保护，对于重大故障的保护(比如:IGBT短路保护故障、输出过流故障等等)采用逻辑控制器做硬件保护利用其反应动作迅速的优势，双重保护使得本次发明的装置可靠性更高。
【【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400KW交流并网型直流电子负载的结构示意图。
[0018]图2为本发明单相70KW电子负载模块的结构示意图。
[0019]图中，1、移相全桥模块，2、全桥逆变器，3、滤波器模块，4、开关量输入信号模块，5、开关量输出信号模块，6、数字控制单元，7、逻辑控制单元，8、IGBT驱动模块，9、模拟量处理电路模块，10、CAN通讯电路模块，11、传输模块，12、上位机，13、硬件保护电路模块，14、开关量输入预留模块，15、开关量输出预留模块，16、PLC控制器。
【【具体实施方式】】
[0020]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。
[0021]参照图1与图2，400KW交流并网型直流电子负载，采用六个单相70KW交流并网型直流电子负载模块并联组成，所述六个模块之间不论在主电路还是在控制电路结构方面而言相对独立，之间互不影响。
[0022]如图2所示，单相70KW交流并网型直流电子负载包括移相全桥模块1、全桥逆变器2、滤波器模块3、开关量输入信号模块4、开关量输出信号模块5，数字控制单元6、逻辑控制单元7、IGBT驱动模块8、模拟量处理电路模块9、CAN通讯电路模块10、传输模块11、硬件保护电路模块13、开关量输入预留模块14与开关量输出预留模块15，外部相连的模块的有上位机12与PLC控制器16。
[0023]移相全桥模块1的输入端连接待测电源，其输出端连接所述全桥逆变器2，所述全桥逆变器2再连接IGBT驱动模块8，所述IGBT驱动模块8连接逻辑控制单元7，所述逻辑控制单元7与数字控制单元6相连，所述开关量输入信号模块4和开关量输出信号模块5将接触器的控制信号与所述数字控制单元6相连，实现接触器的数字开通与关断，全桥逆变器2将待测