专利名称：一种交流负载的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流负载。
背景技术：
UPS (交流不间断电源)、逆变器等输出为交流的不间断电源设备在研发、生产等过程中
需要进行大量的测试和试验，交流负载是测试和试验活动中所不可缺少的设备。尤其是近年
来，随着以网络为代表的信息化建设的发展，UPS和逆变器等不间断电源设备在银行、铁路、 公安、电信、公路等领域得到了大量的、广泛的应用。由于UPS和逆变器等不间断电源设备 均使用在非常重要的场所，这就要求UPS和逆变器等不间断电源设备要具有非常高的可靠性， 反过来UPS和逆变器等不间断电源设备在研制阶段和生产阶段就要进行大量测试和试验，保
证设计和生产的设备具有高可靠性。
目前，UPS和逆变器等不间断电源设备测试和试验时采用的负载是按邮电部YDT/1095附 录A所示原理所制作的负载，标准中所示的原理图如图l所示
图中的A01是限流电阻，作用是模拟传输导线上的电压降；A03、 A04、 A05、 A06组成桥 式整流电路，将输入的交流电压整流成脉动的直流电压；A07是滤波电容，A02是可调电阻， 用来调节负载的大小。图l只是原理图，目前业界采用的具体的实现方法如图2所示
由于需要耗散的功率很大，没有合适的可调电阻能够满足要求，因此在图1中的可调电 阻，在具体实现时采用了若干个功率较大的固定电阻如图2中的A07、 A08、 A09分别与开关 AIO、 All、 A12串连，然后再并联的方式来实现，通过开关的通断控制负载的大小。根据需 要的负载的大小，确定电阻A07、 A08、 A09和开关A10、 All、 A12的数量。用这种方法制作 的负载存在几个方面的缺陷
(1) 负载大小的调节通过开关的通断来控制，在开关通断过程中，开关内部容易拉弧损 坏开关，所以需要经常更换开关。
(2) 负载大小的调节通过开关的通断来控制，负载的控制不方便，效率较低。
(3) 负载大小的调节通过开关的通断来控制，难以实现远端控制负载的大小，负载放在
被测设备的附近，负载的发热对环境影响较大。
(4) 负载大小的调节通过开关的通断来控制，负载的大小不能连续变化，不能满足使用
的要求。
(5) 这种负载的通用性不强，对于同一台负载，不能同时满足大功率和小功率设备的使 用要求。
由于上述的缺陷，导致按照目前的方法制作的负载很难满足UPS、逆变器等输出为交流 设备的研发、生产、测试的需要。
发明内容
为克服现有技术中的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种负载大小可以连续调节的 交流负载。
为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案
一种交流负载，包括 一限流电阻，该限流电阻与整流电路连接，在整流电路的正负两 端之间并联连接有滤波电路；其特征在于还包括电压波形采样与电流信号产生电路、电 子电阻，且电压波形采样与电流信号产生电路、电子电阻并联连接在滤波电路的正负两端之 间；
输入的交流电压经限流电阻后由整流电路进行整流，整流后的直流电压经滤波电路滤波； 电压波形采样与电流信号产生电路采样整流后的直流电压波形，产生一个波形跟随整流后的 直流电压波形且幅度可调节的电压信号，并且电压波形采样与电流信号产生电路产生的电流 信号作为电子电阻的电流给定信号；该电流给定信号与由电子电阻采样的电流信号进行比较， 控制流过电子电阻的电流的连续变化，从而实现交流负载的连续可调。
其中，还包括一工作模式选择电路，该工作模式选择电路一端与整流电路的正端连接， 另一端与滤波器连接。
其中，所述工作模式选择电路具体为一开关，当开关闭合时，交流负载工作在RCD模式; 当开关断开时，交流负载工作在线性电阻模式。
其中，所述电子电阻包括至少一个误差放大器，每个误差放大器的正向输入端与电流给 定信号相连，输出端与功率器件相连；功率器件与电流采样电路相连，并且电流采样电路将采样电流信号连接到误差放大器的反向输入端；功率器件的输出端连接到功率器件的正端， 电流采样的输出连接到整流电路的负端。
其中，所述的功率器件为M0S管或绝缘栅双极型晶体管，M0S管或绝缘栅双极型晶体管 的栅极与误差放大器的输出端相连，M0S管或绝缘栅双极型晶体管漏极与整流电路的正端连 接，M0S管或绝缘栅双极型晶体管源极通过电流采样电路连接到整流电路的负端。
其中，所述的功率器件为晶体管，晶体管的基极与误差放大器的输出端相连，晶体管的 集电极与整流电路的正端连接，晶体管的发射极通过电流采样电路连接到整流电路的负端。
其中，所述电子电阻包括误差放大器，功率器件组，电流采样电路，其中，误差放大器 的正向输入端与电流给定信号相连，输出端与功率器件组相连；功率器件组与电流采样电路 相连，并且电流采样电路将采样电流信号连接到误差放大器的反向输入端；功率器件组的输 出端连接到功率器件的正端，电流采样的输出连接到整流电路的负端。
其中，所述的功率器件组多个并联。
其中，所述的功率器件组为M0S管或绝缘栅双极型晶体管的并联，MOS管或绝缘栅双极 型晶体管的栅极与误差放大器的输出端相连，M0S管或绝缘栅双极型晶体管的漏极与整流电 路的正端连接，M0S管或绝缘栅双极型晶体管的源极通过电流采样电路连接到整流电路的负 端。
其中，所述的功率器件组为晶体管的并联，晶体管的基极与误差放大器的输出端相连， 晶体管的集电极与整流电路的正端连接，晶体管的发射极通过电流采样电路连接到整流电路 的负端。
与现有技术相比，本发明所提供的交流负载，具有可靠性高，便于远控，操作简便，负 载大小可以连续可调，通用型强等特点，同时它的特性与邮电部YDT/1095所规定一样，可以 满足所有UPS和逆变器等不间断电源设备的研发、测试和生产的需要。
图1是邮电部YDT/1095附录A所示的原理图； 图2是目前业界采用的具体的实现方法原理图3是本发明的原理框图4是本发明中电子电阻电路的原理框图5是本发明中电子电阻电路一种并联方式的原理框图； 图6是本发明中电子电阻电路另外一种并联方式的原理框图7是实施例的实现原理框图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的详细说明。
本发明主要构思在于利用M0S管、IGBT、晶体管等功率器件的线性工作区并结合相应的 控制方式来组成一个适合UPS和逆变器等输出为交流的不间断电源的负载，满足研发、测试 和生产的需要。
如图3所示，本发明由以下几个部分组成
A:限流电阻，它相当于图l中AOl，作用是模拟传输导线上的电压降，调节负载的功率 因数。
B:整流电路，它的作用将输入的交流电压整流成脉动的直流电压。
C:开关，用来控制负载的工作模式，开关闭合时，负载工作在RCD模式，开关断开时， 负载工作在线性电阻模式。
D:滤波电路，用电容来实现滤波，作用是储能。
E:电压波形采样与电流信号产生电路，它的作用是采样整流后的电压波形，并产生一个 波形跟随整流后的电压波形，幅度可以调节的电压信号，控制流过电子电阻电流的大小，同 时保证流过电子电阻的电流波形与整流后的电压波形保持一致。E的输出电压幅度调节可以 通过控制接口由外部控制电流信号幅度的大小，实现远端电流调节的目的。E输出的电流信 号接到电子电阻的电流给定端口 。
F:电子电阻，作用是在电压采样处理电路E输出的电压信号控制下流过不同的电流。
输入的交流电压经限流电阻后由整流电路进行整流，整流后的直流电压经滤波电路滤波;
电压波形采样与电流信号产生电路采样整流后的直流电压波形，产生一个波形跟随整流后的
直流电压波形且幅度可调节的电压信号，并且电压波形采样与电流信号产生电路产生的电流
信号作为电子电阻的电流给定信号；该电流给定信号与由电子电阻采样的电流信号进行比较，
控制流过电子电阻的电流的连续变化，从而实现交流负载的连续可调。
该发明的核心在于E和F的组合，保证流过电子电阻的电流跟随B整流电路的输出电压 波形，满足交流负载的特性。
电子电阻的原理框图如图4所示，由以下几个部分组成
电流给定信号，是外部送过来的电流控制信号，控制流过电子电阻的电流大小。
Bl:误差放大器，误差放大器的正向输入端接电流给定信号，负端接电流采样信号，误 差放大器的输出连接到功率器件的栅极或基极。误差放大器的作用是将负载电流与给定的电 流进行比较，控制负载电流与给定电流保持一致。
Cl:功率器件，是电子电阻的核心，可以采用M0S管、IGBT (绝缘栅双极型晶体管)、晶 体管等功率器件来实现，功率器件的漏级或集电极接图3中整流电路B输出的正端，源级或 发射级通过电流采样电路接到图3中整流电路B输出的负端。
Dl:电流采样，采样流过功率器件即负载电流，送给误差放大器B1的反向输入端。
图4是电子电阻的原理框图，由于一个功率器件消耗的功率有限，最多在几十W，为了 达到所需要的功率，需要多个功率器件的并联使用，来达到功率的要求。图5是其中一种并 联方式，每个功率器件单独使用一个误差放大器和电流采样，也就是说每个功率器件的电流 单独控制，图5是两个功率器件的并联原理图，可以按次方式并联多个。
图6是另外一种并联方式，每个功率器件直接并联，共用一套误差放大器和电流采样电路。
图3中电压采样与处理电路D，在输入电压一定的情况下，假入采样的电压为A,经过处 理后，输出的信号要在外部的控制下从O到A之间变化，实现负载电流的控制。
如图7所示，限流电阻A、整流电路B和滤波C分别采用大功率电阻、整流桥和电解电 容来实现，C可以采用开关也可以采用高压、大电流继电器来实现，采用继电器的好处是可 以远端控制负载的工作模式。
E、 F、 G是多个功率MOS管并联使用，考虑到负载均分，并联的M0S管最好不要超过10 个，同时并联时，需要在每个MOS管的漏极与电流采样电路H之间加电阻，保证各个M0S管 的电流一致。
电流采样电路H —般采用电阻或分流器进行采样，采样的电流信号经过放大电路I放大 后送给误差放大器K的反向输入端。
电压波形采样与电流信号产生电路L在外部控制接口送过来的信号控制下，产生一个幅 度可调，波形与整流电路B的输出电压波形一致的电压信号，送到电子电阻的误差放大器的 正向输入端，控制流过电子电阻的电流大小，并保证流过电子电阻的电流波形与整流电路B 的输出电压波形保持一致，实现交流负载的特性。
图7所示的是10个M0S管并联的小负载，把它称为一个功率模块，由于功率MOS管的耗 散功率有限，只有几十W，即使10个MOS管并联，也只能够达到几百W的功率，还是远远不 能满足具体的使用要求，为了能够达到使用的要求，需要多个模块的并联。由于整流桥的电 流有比较大，因此，多个模块并联可以共用一个整流桥、限流电阻、滤波电路和电压采样处 理电路。
权利要求
1、一种交流负载，包括一限流电阻，该限流电阻与整流电路连接，在整流电路的正负两端之间并联连接有滤波电路；其特征在于还包括电压波形采样与电流信号产生电路、电子电阻，且电压波形采样与电流信号产生电路、电子电阻并联连接在滤波电路的正负两端之间；输入的交流电压经限流电阻后由整流电路进行整流，整流后的直流电压经滤波电路滤波；电压波形采样与电流信号产生电路采样整流后的直流电压波形，产生一个波形跟随整流后的直流电压波形且幅度可调节的电压信号，并且电压波形采样与电流信号产生电路产生的电流信号作为电子电阻的电流给定信号；该电流给定信号与由电子电阻采样的电流信号进行比较，控制流过电子电阻的电流的连续变化，从而实现交流负载的连续可调。
2、 根据权利要求1所述的一种交流负载，其特征在于还包括一工作模式选择电路，该 工作模式选择电路一端与整流电路的正端连接，另一端与滤波器连接。
3、 根据权利要求2所述的一种交流负载，其特征在于所述工作模式选择电路具体为一 开关，当开关闭合时，交流负载工作在RCD模式；当开关断开时，交流负载工作在线性电阻模式。
4、 根据权利要求1所述的一种交流负载，其特征在于所述电子电阻包括至少一个误差 放大器，每个误差放大器的正向输入端与电流给定信号相连，输出端与功率器件相连；功率 器件与电流采样电路相连，并且电流采样电路将采样电流信号连接到误差放大器的反向输入 端；功率器件的输出端连接到功率器件的正端，电流采样的输出连接到整流电路的负端。
5、 根据权利要求4所述的一种交流负载，其特征在于所述的功率器件为M0S管或绝缘 栅双极型晶体管，MOS管或绝缘栅双极型晶体管的栅极与误差放大器的输出端相连，M0S管或 绝缘栅双极型晶体管漏极与整流电路的正端连接，M0S管或绝缘栅双极型晶体管源极通过电 流采样电路连接到整流电路的负端。
6、 根据权利要求4所述的一种交流负载，其特征在于所述的功率器件为晶体管，晶体 管的基极与误差放大器的输出端相连，晶体管的集电极与整流电路的正端连接，晶体管的发 射极通过电流采样电路连接到整流电路的负端。
7、 根据权利要求1所述的一种交流负载，其特征在于所述电子电阻包括误差放大器，功率器件组，电流采样电路，其中，误差放大器的正向输入端与电流给定信号相连，输出端与功率器件组相连；功率器件组与电流采样电路相连，并且电流采样电路将采样电流信号连接到误差放大器的反向输入端；功率器件组的输出端连接到功率器件的正端，电流采样的输 出连接到整流电路的负端。
8、 根据权利要求7所述的一种交流负载，其特征在于所述的功率器件组多个并联。
9、 根据权利要求7或8所述的一种交流负载，其特征在于所述的功率器件组为M0S管 或绝缘栅双极型晶体管的并联，M0S管或绝缘栅双极型晶体管的栅极与误差放大器的输出端 相连，MOS管或绝缘栅双极型晶体管的漏极与整流电路的正端连接，M0S管或绝缘栅双极型晶 体管的源极通过电流采样电路连接到整流电路的负端。
10、 根据权利要求7或8所述的一种交流负载，其特征在于所述的功率器件组为晶体 管的并联，晶体管的基极与误差放大器的输出端相连，晶体管的集电极与整流电路的正端连 接，晶体管的发射极通过电流采样电路连接到整流电路的负端。
全文摘要
本发明公开了一种交流负载，为提供一种负载大小可以连续调节的交流负载而发明。包括包括一限流电阻，该限流电阻与整流电路连接，在整流电路的正负两端之间并联连接有滤波电路；还包括电压波形采样与电流信号产生电路、电子电阻，且电压波形采样与电流信号产生电路、电子电阻并联连接在滤波电路的正负两端之间。本发明所提供的交流负载，具有可靠性高，便于远控，操作简便，负载大小可以连续可调，通用型强等特点，同时它的特性与邮电部YDT/1095所规定一样，可以满足所有UPS和逆变器等不间断电源设备的研发、测试和生产的需要。
文档编号G01R1/00GK101191799SQ200610146000
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月30日 优先权日2006年11月30日
发明者宇 郭 申请人:中兴通讯股份有限公司