一种舵机工作模拟负载的制作方法

1.本实用新型涉及负载领域，尤其涉及一种舵机工作模拟负载。


背景技术：

2.舵机指在自动驾驶中操纵飞机舵面转动的一种位置(角度)伺服驱动器，其通过舵机电源供电从而驱动运行，舵机电源在出厂前需经负载测试，但现有的舵机价格较贵，出于成本考虑，一般只能购置少量进行出厂前负载测试，负载测试无法大规模铺开，导致测试进程缓慢冗长，严重影响工厂出货效率。为解决上述需求，本实用新型提出一种低成本舵机工作模拟负载，用于模拟舵机最高电压dc100v、最高电流50a/260a的负载状态，以为工厂实施舵机电源出厂前负载测试提速，提高出货效率。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种低成本舵机工作模拟负载。
4.为实现所述目的，本实用新型的舵机工作模拟负载，包括端子dc1、端子dc2、端子dc-、金属管负载r1、金属管负载r2、开关管d1、开关管d2、开关管d3、开关管d4、电容c1、电容c2、控制器；
5.所述端子dc2依次串联开关管d1、开关管d2至端子dc-，所述金属管负载r1的阻值≤2ω，且并联于开关管d1的c、e两极，所述电容c1跨接于端子dc2、端子dc-之间；
6.所述端子dc1依次串联开关管d3、开关管d4至端子dc-，所述金属管负载r2的阻值≤0.38ω，且并联于开关管d3的c、e两极，所述电容c2跨接于端子dc1、端子dc-之间；
7.上述各开关管分别连接所述控制器。
8.进一步的，各所述开关管均带有反向二极管。
9.进一步的，还包括电阻r3、电阻r4、电容c3、电容c4，所述开关管d2的c极经电阻r3、电容c3连接至其e极，所述开关管d4的c极经电阻r4、电容c4连接至其e极。
10.进一步的，所述舵机工作模拟负载的线路杂散电感被配置为0.32mh。
11.进一步的，所述电阻r3、电阻r4阻值相等且≤1.79ω，所述电容c3、电容c4容值相等且≥18.53uf。
12.进一步的，各所述开关管均为igbt管。
13.进一步的，还包括第一继电器、第二继电器，所述第一继电器具有线圈j1、常闭触点j1，所述第二继电器具有线圈j2、常闭触点j2；
14.所述端子dc1是依次串联线圈j1、常闭触点j2后连接至所述开关管d1；
15.所述端子dc2是依次串联线圈j2、常闭触点j1后连接至所述开关管d1。
16.进一步的，还包括常开型复位开关k1、常开型复位开关k2，所述复位开关k1并联于线圈j1、常闭触点j2串联所形成支路，所述复位开关k2并联于线圈j2、常闭触点j1串联所形成支路。
17.进一步的，还包括用于采集端子dc2电流的电流传感器a1、用于采集端子dc1电流
的电流传感器a2，以及电压传感器v1，所述电压传感器v1一端分别连接常闭触点j2与开关管d3之间的接点、常闭触点j1与开关管d1之间的接点，另一端连接端子dc-；
18.所述控制器分别连接电流传感器a1、电流传感器a2、电压传感器v1。
19.本实用新型的舵机工作模拟负载，能够最大程度的保证模拟负载与舵机工作时的实际负载的一致性，达到最佳的模拟效果，考虑到纯电阻难以实现电流连续可调、脉冲放电及快速调整的功能，选用由开关管组成大功率电子负载pid变换器+大功率金属管负载实现负载模拟，实现电流的设定及连续调节，可满足负载系统电流调整速率≥500a/s的需求，同时拓扑上主要搭配开关管+金属管电阻使用，整体结构简单，成本可控。
20.所述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的所述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
21.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。
22.在附图中：
23.图1示出了本实用新型的舵机工作模拟负载的电气拓扑结构。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
25.如图1所示，本实用新型的舵机工作模拟负载包括端子dc1、端子dc2、端子dc-、金属管负载r1、金属管负载r2、开关管d1、开关管d2、开关管d3、开关管d4、电容c1、电容c2、电阻r3、电阻r4、电容c3、电容c4、第一继电器、第二继电器、常开型复位开关k1、常开型复位开关k2、电流传感器a1、电流传感器a2、电压传感器v1以及总控的控制器。
26.其中，端子dc2依次串联开关管d1、开关管d2至端子dc-，金属管负载r1并联于开关管d1的c、e两极，电容c1跨接于端子dc2、端子dc-之间，端子dc1依次串联开关管d3、开关管d4至端子dc-，金属管负载r2并联于开关管d3的c、e两极，电容c2跨接于端子dc1、端子dc-之间。工作时，控制器采用电流/电压闭环控制，通过脉冲控制开关管d1-d4的导通，基于pid变换原理，实现电流连续可调。
27.由于舵机最高电压dc100v，系统2路负载，第一路负载调节电流为0～50a，第二路负载调节电流为0～260a，因此配置上，金属管负载r1的阻值≤100v/50a＝2ω，金属管负载r2的阻值≤100v/260a＝0.38ω，由于系统中存在线路损耗、开关管压降、输出调节以及电阻温漂等(电阻温漂有10％的波动)等因素，预留20％的调节范围，故优选把金属管负载r1阻值选择为1.6ω，此时第一路负载导通电流瞬时功率
额定最大功率p0＝i2*r＝50*50*1.6＝4kw，电阻功率8kw，市面电阻可以满足负荷要求。通用，优选把金属管负载r2阻值选择为0.3ω，此时第二路负载导通电流负载功率额定最大功率p0＝i2*r＝260*260*0.3＝20.28kw，电阻功率40kw。
28.为防止浪涌电流过流击穿开关管，上述各开关管均配置为带反向二极管。并且，考虑到系统电压为dc100v,dc1＝50a,dc2＝260a，回路导通电流分别62.5a和333.4a，采用单个模块的igbt可满足系统要求，例如1200v300a(ff300r12me4_b72)和1200v600a(ff600r12me4_b72)。
29.电路中，电阻r3、电阻r4、电容c3、电容c4形成rc回路，连接时将开关管d2的c极经电阻r3、电容c3连接至其e极，开关管d4的c极经电阻r4、电容c4连接至其e极，在开关关断瞬间，电阻r3、电容c3吸收第一路负载线上上杂散电感能量带来的尖峰电压，并限制电压上升过高损耗器件。同理，电阻r4、电容c4吸收第二路负载线上上杂散电感能量带来的尖峰电压。
30.本实施例中，为满足电流上升沿的时间满足1ms内,使电流调整速率≥500a/s，线路杂散电感配置为0.32mh(由l*di/dt＝100获得)。在此基础上，对于电阻r3、电阻r4、电容c3、电容c4的参数设置，从以下方面考虑：
31.(1)关断时刻，充电电流经过充电电阻时产生的电压不超过igbt额定电压，断路器再次开通时，rc存储的能量释放导致的igbt电流变化率di/dt满足器件要求；
32.(2)rc能吸收关断时杂散电感中储存的能量，其中，rc可吸收的能量、时间常数以及放电时的di/dt由电阻电容共同决定，而电阻电压仅和电阻值相关，则应先确定电阻值。
33.基于此，由于线电压为dc100v,关断时的线路杂散电感产生感应电动势，最大的导通电流为333.4a(100/0.3)，要保证igbt的电压在安全电压范围内，则r3、r4的阻值要r≤uo/io＝600/333.4＝1.79ω。
34.此时c3、c4的容值要求为：
[0035][0036][0037]
上述中，考虑冗余，路杂散电感以60uh计算。
[0038]
通过配置电阻r3、电阻r4阻值相等且≤1.79ω，电容c3、电容c4容值相等且≥18.53uf，满足系统rc吸收要求。
[0039]
本实施例中，第一继电器、第二继电器主要用于互锁，防止两路负载同时导通。其中第一继电器具有线圈j1、常闭触点j1，第二继电器具有线圈j2、常闭触点j2，连接关系上，端子dc1依次串联线圈j1、常闭触点j2后连接至开关管d1，端子dc2依次串联线圈j2、常闭触点j1后连接至开关管d1。当电流由端子dc1输入时，线圈j1得电，常闭触点j1由导通态变为断开态，dc2所在线路断路，反之当电流由端子dc2输入时，线圈j2得电，常闭触点j2由导通态变为断开态，dc1所在线路断路，确保两路负载不能同时导通，防止线路接错。
[0040]
由于系统使用继电器实施互锁，为防止因电气导致故障后无法回复，配置复位开关k1并联于线圈j1、常闭触点j2串联所形成支路，复位开关k2并联于线圈j2、常闭触点j1串联所形成支路，故障后可控制常开型复位开关k1、常开型复位开关k2闭合断路相应线圈进行复位。
[0041]
本实施例中，电流传感器a1用于采集端子dc2电流，电流传感器a2用于采集端子dc1电流，电压传感器v1一端分别连接常闭触点j2与开关管d3之间的接点、常闭触点j1与开关管d1之间的接点，另一端连接端子dc-，用于采集两路中导通那路的输入电压，所采集电参数均传输给控制器，使控制器得以实施闭环控制。
[0042]
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。