一种交直流通用可变电压智能负载箱及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种交直流通用可变电压智能负载箱及其应用，属于电子电气和智能测量的技术领域。
【背景技术】
[0002]在电源测试领域经常会用到大功率可调负载来测试电源的性能，然而现在最常用的可调负载是以电机驱动的大功率滑行电阻线圈。这种电机驱动的可调负载有很多缺点:在电机转动带动接触子滑动过程中，通过大电流会容易出现打火现象，有时候甚至起火;大功率的电阻箱可能会占很大的地方;接触子滑动过程中有可能会卡住;这种调阻方式，特别慢，从阻值0%调到100%甚至可能会花几分钟时间。这样会使得电源测量既费事又容易发生危险。现在市场虽然已有直接切换的电阻箱存在，但是一般都是针对某种特定电压的，如交流220V。。这种负载箱也可以输入小电压如10V，但是其工作电流是非常小的。如果要保证一定的工作电流，就需要接入非常小的电阻。但如果这些小电阻被误接入高电压，会被烧掉(保证大电压下不烧掉的措施是答复提高此电阻的功率，但成本将不可承受)。总之，现在不存在多种电压下通用的负载箱。这样就使得我们非常需要设计一个交直流通用的、在10-380V都能够使用并且可调到比较大电流的可变电压智能负载箱。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提供一种交直流通用可变电压智能负载箱。
[0004]本发明还提供一种上述负载箱的工作方法。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种交直流通用可变电压智能负载箱，包括控制单元、485总线、功率电阻单元、选通单元和保护电路;所述功率电阻单元包括多个与选通单元并联的功率电阻，所述控制单元通过选通单元控制功率电阻单元中的部分或全部功率电阻并联后接入外部电源模块；
[0007]所述选通单元中包括与所述功率电阻数量相同的控制继电器，控制继电器分别与所述功率电阻相连，所述单个控制继电器包括功率通路和检测该控制继电器闭合状态的检测端，所述闭合状态的检测端为控制单元提供功率电阻的接入状态;在所述功率通路上串接有交流接触器CNl和断路器。所述接触器CNl的闭合由一个继电器驱动，只有接触器CNl闭合之后功率电阻才能接入功率通路中，为了保护功率电阻，继电器的闭合设定了一些策略，如电流大于30A时，三路继电器闭合，即让两个功率电阻共同工作;在电流大于50A时，四路继电器闭合，让三个功率电阻共同工作，这样的好处是保护了每一个功率电阻，因为电阻分流后，每个电阻的功率都降低了。所述负载箱中还设置工作电源为所述控制单元和选通模块供电。
[0008]根据本发明优选的，所述功率电阻单元包括13个功率电阻，所述功率电阻的阻值和功率分别为:
[0009]第一电阻:阻值4096欧姆，功率50瓦；
[0010]第二电阻:阻值2048欧姆，功率100瓦；
[0011]第三电阻:阻值512欧姆，功率150瓦；
[0012]第四电阻:阻值256欧姆，功率300瓦；
[0013]第五电阻:阻值128欧姆，功率1500瓦；
[0014]第六电阻:阻值64欧姆，功率50瓦；
[0015]第七电阻:阻值32欧姆，功率3000瓦；
[0016]第八电阻:阻值19欧姆，功率10000瓦；
[0017]第九电阻:阻值8欧姆，功率20000瓦；
[0018]第十电阻:阻值4欧姆，功率12000瓦；
[0019]第十一电阻:阻值2欧姆，功率10000瓦；
[0020]第十二电阻:阻值I欧姆，功率10000瓦；
[0021 ] 第十三电阻:阻值0.5欧姆，功率5000瓦。
[0022]根据本发明优选的，所述断路器的容量为60A。
[0023]根据本发明优选的，所述负载箱还包括散热系统，为所述负载箱进行散热。该散热系统与为所述工作电源供电的外部220V交流电源相连。
[0024]根据本发明优选的，所述控制继电器为250VAC10A两路继电器。
[0025]根据本发明优选的，所述控制单元的型号为STC89C5A60S2。
[0026]根据本发明优选的，所述保护电路包括彼此并联的:12V电压比较单元、24V电压比较单元、90V电压比较单元、220V电压比较单元、304V电压比较单元;在所述保护电路和控制单元之间设置有优先级编码器，根据电压由高到低分配优先接入接入外部电源模块的功率电阻的数量。对电压为380V—组优先级最高，对电压为12V—组最低，控制单元读取优先级编码器的输出即可确定电压范围，然后功率符合该范围的功率电阻就可以被导通，而功率较低的功率电阻则不允许导通。此处设计的优点在于，为了避免把大电压加到小电阻上，本负载箱有一个保护电路，如图3所示为保护电路的原理图，保护电路中把电压分组:380V为一组；220V?380V为一组;90V?220V为一组；24V?90V为一组；12V?24V为一组;低于12V为一组，这样就起到了保护的作用。
[0027]—种上述负载箱的工作方法，包括步骤如下:
[0028]其中所述负载箱的状态包括工作状态、故障状态和空闲状态:
[0029]I)控制单元每次控制负载箱时先读取负载箱状态:工作状态、故障状态或空闲状态；
[0030]2)当控制单元读到故障状态时，则进行报错；
[0031]当控制单元读到空闲状态时，则操作者通过485总线向负载箱发送设置工作电流指令；
[0032]当控制单元读到工作状态时，则所述控制单元在不加电的情况下控制负载箱执行一次
[0033]复原操作，然后操作者通过485总线向负载箱发送设置工作电流指令；
[0034]所述故障状态:指负载箱存在故障，无法使用;所述负载箱只应答控制单元发出的读状态指令；
[0035]所述空闲状态:指复原后的状态，所有控制继电器和交流接触器CNl断开；
[0036]所述工作状态:指根据控制单元控制部分或全部控制继电器和交流接触器CNl闭合；
[0037]负载箱启动后，首先执行复原负载箱操作:如果正确执行复原负载箱操作，则负载箱进入空闲状态，否则负载箱进入故障状态；
[0038]所述负载箱复原包括:断开交流接触器CN1、断开所有控制继电器、通过485总线回传负载箱空闲状态指令。
[0039]根据本发明优选的，所述负载箱受到控制单元的控制，包括:
[0040]读取负载箱状态指令，读取负载箱的实时状态，故障状态、空闲状态和所述工作状态三种状态之一；
[0041]设置工作电流指令，操作者通过485总线向复杂箱发送设置工作电流指令；
[0042]复原负载箱指令，控制单元复原负载箱，并通过485总线回传空闲状态。
[0043]根据本发明优选的，所述读取负载箱状态指令的执行过程包括:
[0044]操作者通过485总线发送读负载箱状态指令，负载箱通过485总线回传当前状态；
[0045]所述设置工作电流指令的执行过程包括:操作者通过485总线发送设置工作电流指令，负载箱通过485总线将收到的指令原封不动回传给操作者，操作者确认指令是否与发出的指令一致:
[0046]若一致，则通过485总线发送执行指令，负载箱收到执行指令后，设置工作电流；
[0047]若不一致，重复操作者通过485总线发送设置工作电流指令，负载箱通过485总线将收到的指令原封不动回传给操作者，操作者确认指令是否与发出的指令一致;通过回传可以确保指令的正确性，防止传输过程中出现误码的情况；
[0048]所述复原负载箱指令的执行过程包括:操作者通过485总线发送负载箱复原负载箱指令，负载箱通过485总线将收到的指令原封不动回传给操作者，操作者确认指令是否与发出的指令一致:
[0049]若一致，则通过485总线发送执行指令，负载箱收到执行指令后，复原负载箱，然后通过485总线回传至操作者负载箱的当前状态为空闲状态；
[0050]若不一致，重复操作者通过485总线发送负载箱复原负载箱指令，负载箱通过485总线将收到的指令原封不动回传给操作者，操作者确认指令是否与发出的指令一致;通过回传可以确保指令的正确性，防止传输过程中出现误码的情况。
[0051]根据本发明优选的，所述控制单元收到设置工作电流指令后，根据电流大小作出调