技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力領(lǐng)域，尤其涉及一種負(fù)荷箱。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中載波通信的測試主要通過在火線和零線之間加入信號(hào)衰減器來實(shí)現(xiàn)，衰減器只能大致檢測載波通信的距離，因?yàn)樗p器頻率固定，衰減功率不變，所以不能反映電網(wǎng)的真實(shí)情況，無法判斷在真實(shí)的電網(wǎng)情況下，載波通信的成功率，以及哪種負(fù)載比較容易受到干擾，最終無法科學(xué)地改進(jìn)載波通信方案。

載波通信正在向?qū)拵лd波發(fā)展，寬帶載波通信速率更快，帶寬更寬，對電網(wǎng)干擾更為敏感，容易受到電網(wǎng)上諧波信號(hào)的影響而降低載波通信的成功率。在電力線載波通信測試中需要能夠提供程控變阻抗負(fù)載電路，以模擬實(shí)際電網(wǎng)中多種負(fù)載下的諧波干擾。如何模擬實(shí)際電網(wǎng)中多種負(fù)載下的諧波是當(dāng)前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種負(fù)荷箱，能夠模擬實(shí)際電網(wǎng)中多種負(fù)載下的諧波干擾，從而測試寬帶載波在多種諧波干擾下的成功率。

本實(shí)用新型實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

一種負(fù)荷箱，包括：高頻開關(guān)電路、與所述高頻開關(guān)電路連接的驅(qū)動(dòng)電路、與所述驅(qū)動(dòng)電路連接的控制電路、與所述高頻開關(guān)電路連接的負(fù)載電路；

所述高頻開關(guān)電路通過高頻開關(guān)的斬波方式使阻性負(fù)載或容性負(fù)載在電網(wǎng)周期的各個(gè)時(shí)段產(chǎn)生不同頻率的諧波干擾；所述驅(qū)動(dòng)電路將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閾Q向信號(hào)送給CPLD，并通過所述控制電路發(fā)送的控制信號(hào)以及PWM信號(hào)經(jīng)CPLD邏輯運(yùn)算后通過高頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)高頻開關(guān)，所述控制電路對輸入電壓、輸入電壓過零點(diǎn)以及輸出電流進(jìn)行檢測，并根據(jù)設(shè)定參數(shù)向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制信號(hào)以及PWM信號(hào)；所述負(fù)載電路通過開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載功率和負(fù)載類型。

可選的，所述設(shè)定參數(shù)包括以下至少一種：負(fù)載功率、負(fù)載類型、頻率、占空比、時(shí)間段。

可選的，阻性負(fù)載時(shí)，所述高頻開關(guān)電路由主回路開關(guān)S1以及主回路開關(guān)S2和續(xù)流開關(guān)S3以及續(xù)流開關(guān)S4組成，S1和S2共發(fā)射極連接，S3和S4共發(fā)射極連接；

容性負(fù)載時(shí)，所述高頻開關(guān)電路由主回路開關(guān)S1以及主回路開關(guān)S2組成，S1和S2共發(fā)射極連接。

可選的，所述主回路開關(guān)為IGBT或MOSFET，所述主回路開關(guān)內(nèi)部集成反向二極管；

所述續(xù)流開關(guān)為IGBT或MOSFET，所述續(xù)流開關(guān)內(nèi)部集成反向二極管。

可選的，所述的驅(qū)動(dòng)電路由輸入電壓換向檢測電路和經(jīng)CPLD進(jìn)行邏輯控制的驅(qū)動(dòng)單元組成。

可選的，所述的控制電路由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、顯示與按鍵電路，電壓電流反饋電路以及單片機(jī)組成，通過所述單片機(jī)存儲(chǔ)指令所述顯示和按鍵電路在一個(gè)電網(wǎng)工頻周期內(nèi)設(shè)置多個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)間段負(fù)載接入模式包括只接入電阻直通模式、只接入電阻PWM模式、只接入電容直通模式、只接入電容PWM模式、兩種同時(shí)接入直通模式、兩種同時(shí)接入PWM模式、空載模式。

可選的，每個(gè)時(shí)間段負(fù)載頻率可調(diào)，每個(gè)時(shí)間段負(fù)載占空比可調(diào)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘為用戶提供時(shí)間基準(zhǔn)，針對總的運(yùn)行時(shí)間段，所述顯示和按鍵電設(shè)置多個(gè)時(shí)間段，設(shè)置每一段時(shí)間長度，并且每一個(gè)時(shí)間段內(nèi)設(shè)置負(fù)載接入方式以及負(fù)載功率。

可選的，阻性負(fù)載時(shí)，所述負(fù)載電路由控制開關(guān)以及負(fù)載電阻組成；

容性負(fù)載時(shí)，所述負(fù)載電路由限流電阻、控制開關(guān)以及負(fù)載電容組成。

可選的，所述負(fù)載開關(guān)用于實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率和負(fù)載類型的調(diào)節(jié)。

可選的，所述負(fù)載開關(guān)為空氣開關(guān)或者繼電器。

基于上述技術(shù)方案的負(fù)荷箱，提供一種頻率、占空比及負(fù)載可調(diào)的交流斬波電路，將市電交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉謺r(shí)可變電壓、變頻率、變占空比的脈沖電壓供給可變阻抗的負(fù)載上，以模擬實(shí)際電網(wǎng)中多種負(fù)載下的諧波干擾，可測試寬帶載波在多種諧波干擾下的成功率，為改進(jìn)載波通信方案及提高載波通信的成功率提供理論依據(jù)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本實(shí)用新型的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)載電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)荷箱的電容負(fù)載電路結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)荷箱的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)荷箱的系統(tǒng)框架圖。

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)荷箱的顯示和按鍵電路的工作流程圖。

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)荷箱的電壓反饋電路結(jié)構(gòu)圖之一。

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)荷箱的電流反饋電路結(jié)構(gòu)圖之二。

圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)荷箱的空氣開關(guān)負(fù)載電路結(jié)構(gòu)圖。

圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的負(fù)荷箱的繼電器負(fù)載電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在未做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種負(fù)荷箱，包括：高頻開關(guān)電路11、與所述高頻開關(guān)電路11連接的驅(qū)動(dòng)電路12、與所述驅(qū)動(dòng)電路12連接的控制電路13、與所述高頻開關(guān)電路11連接的負(fù)載電路14；

所述高頻開關(guān)電路11通過高頻開關(guān)的斬波方式使阻性負(fù)載或容性負(fù)載在電網(wǎng)周期的各個(gè)時(shí)段產(chǎn)生不同頻率的諧波干擾；所述驅(qū)動(dòng)電路12將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閾Q向信號(hào)送給CPLD，并通過所述控制電路13發(fā)送的控制信號(hào)以及PWM信號(hào)經(jīng)CPLD邏輯運(yùn)算后通過高頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)高頻開關(guān)，所述控制電路13對輸入電壓、輸入電壓過零點(diǎn)以及輸出電流進(jìn)行檢測，并根據(jù)設(shè)定參數(shù)向驅(qū)動(dòng)電路12發(fā)出控制信號(hào)以及PWM信號(hào)；所述負(fù)載電路14通過開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載功率和負(fù)載類型。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述設(shè)定參數(shù)包括以下至少一種：負(fù)載功率、負(fù)載類型、頻率、占空比、時(shí)間段。

在一個(gè)實(shí)施例中，阻性負(fù)載時(shí)，所述高頻開關(guān)電路11由主回路開關(guān)S1以及主回路開關(guān)S2和續(xù)流開關(guān)S3以及續(xù)流開關(guān)S4組成，S1和S2共發(fā)射極連接，S3和S4共發(fā)射極連接。具體的，如圖1所示，當(dāng)市電處于正半周時(shí)，開關(guān)S1進(jìn)行高頻斬波，開關(guān)S2導(dǎo)通，續(xù)流管S3關(guān)斷，續(xù)流管S4導(dǎo)通，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)正向的直流斬波電路，同時(shí)開關(guān)S3以及開關(guān)S4提供了電流續(xù)流回路；當(dāng)市電處于負(fù)半周時(shí)，開關(guān)S1導(dǎo)通，開關(guān)S2進(jìn)行高頻斬波，續(xù)流管S3導(dǎo)通，續(xù)流管S4關(guān)斷，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)負(fù)向的直流斬波電路，同時(shí)開關(guān)S3以及開關(guān)S4提供了電流續(xù)流回路。

容性負(fù)載時(shí)，所述高頻開關(guān)電路11由主回路開關(guān)S1以及主回路開關(guān)S2組成，S1和S2共發(fā)射極連接。具體的，如圖2所示，當(dāng)市電處于正半周時(shí)，開關(guān)S1進(jìn)行高頻斬波，開關(guān)S2關(guān)斷，二極管VD2起到正向?qū)щ娨约胺乐闺娙萁o電網(wǎng)放電功能，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)正向的直流斬波電路；當(dāng)市電處于負(fù)半周時(shí)，開關(guān)S1關(guān)斷，開關(guān)S2進(jìn)行高頻斬波，二極管VD1起到正向?qū)щ娨约胺乐闺娙萁o電網(wǎng)放電功能，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)負(fù)向的直流斬波電路。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述主回路開關(guān)為IGBT或MOSFET，所述主回路開關(guān)內(nèi)部集成反向二極管；

所述續(xù)流開關(guān)為IGBT或MOSFET，所述續(xù)流開關(guān)內(nèi)部集成反向二極管。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的驅(qū)動(dòng)電路12由輸入電壓換向檢測電路和經(jīng)CPLD進(jìn)行邏輯控制的驅(qū)動(dòng)單元組成。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的控制電路13由實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、顯示與按鍵電路，電壓電流反饋電路以及單片機(jī)組成，通過所述單片機(jī)存儲(chǔ)指令所述顯示和按鍵電路在一個(gè)電網(wǎng)工頻周期內(nèi)設(shè)置多個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)間段負(fù)載接入模式包括只接入電阻直通模式、只接入電阻PWM模式、只接入電容直通模式、只接入電容PWM模式、兩種同時(shí)接入直通模式、兩種同時(shí)接入PWM模式、空載模式。

在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)時(shí)間段負(fù)載頻率可調(diào)，每個(gè)時(shí)間段負(fù)載占空比可調(diào)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘為用戶提供時(shí)間基準(zhǔn)，針對總的運(yùn)行時(shí)間段，所述顯示和按鍵電設(shè)置多個(gè)時(shí)間段，設(shè)置每一段時(shí)間長度，并且每一個(gè)時(shí)間段內(nèi)設(shè)置負(fù)載接入方式以及負(fù)載功率。

通過以上設(shè)置可模擬現(xiàn)實(shí)生活中各種功率的各種負(fù)載在電網(wǎng)工頻周期各個(gè)時(shí)段內(nèi)的諧波影響，通過重復(fù)出現(xiàn)的方式，達(dá)到測試掛載在同一電網(wǎng)的載波通信的目的。

在一個(gè)實(shí)施例中，阻性負(fù)載時(shí)，所述負(fù)載電路14由控制開關(guān)以及負(fù)載電阻組成；

容性負(fù)載時(shí)，所述負(fù)載電路14由限流電阻、控制開關(guān)以及負(fù)載電容組成。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述負(fù)載開關(guān)用于實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率和負(fù)載類型的調(diào)節(jié)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述負(fù)載開關(guān)為空氣開關(guān)或者繼電器。

本實(shí)用新型實(shí)例的高頻開關(guān)電路11對于電阻負(fù)載，如圖1所示，由于電阻負(fù)載寄生有電感特性，在開關(guān)關(guān)斷時(shí)要進(jìn)行續(xù)流，當(dāng)市電處于正半周時(shí)，開關(guān)S1進(jìn)行高頻斬波，開關(guān)S2導(dǎo)通，續(xù)流管S3關(guān)斷，續(xù)流管S4導(dǎo)通，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)正向的直流斬波電路，同時(shí)開關(guān)S3以及開關(guān)S4提供了電流續(xù)流回路；當(dāng)市電處于負(fù)半周時(shí)，開關(guān)S1導(dǎo)通，開關(guān)S2進(jìn)行高頻斬波，續(xù)流管S3導(dǎo)通，續(xù)流管S4關(guān)斷，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)負(fù)向的直流斬波電路，同時(shí)開關(guān)S3以及開關(guān)S4提供了電流續(xù)流回路。如圖2所示，對于電容負(fù)載，當(dāng)市電處于正半周時(shí)，開關(guān)S1進(jìn)行高頻斬波，開關(guān)S2關(guān)斷，二極管VD2起到正向?qū)щ娨约胺乐闺娙萁o電網(wǎng)放電功能，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)正向的直流斬波電路；當(dāng)市電處于負(fù)半周時(shí)，開關(guān)S1關(guān)斷，開關(guān)S2進(jìn)行高頻斬波，二極管VD1起到正向?qū)щ娨约胺乐闺娙萁o電網(wǎng)放電功能，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)負(fù)向的直流斬波電路。

本實(shí)用新型實(shí)例的驅(qū)動(dòng)電路12原理圖，如圖3所示，驅(qū)動(dòng)板采用西門康驅(qū)動(dòng)板SKYPER 32，其系統(tǒng)框架圖，如圖4所示，它為雙通道驅(qū)動(dòng)器，可以監(jiān)測短路、過流、欠壓故障，上下通道的死區(qū)時(shí)間可以調(diào)整，發(fā)生短路故障時(shí)，具有軟關(guān)斷功能。SKYPER 32為雙通道驅(qū)動(dòng)器，需要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路12，S1和S2作為一個(gè)橋臂，S3和S4作為一個(gè)橋臂。輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閾Q向信號(hào)送給CPLD，并通過控制電路13發(fā)送的控制信號(hào)以及PWM信號(hào)經(jīng)CPLD邏輯運(yùn)算后送給X1，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)板后分別驅(qū)動(dòng)S1和S2，同理S3和S4。

本實(shí)用新型實(shí)例的顯示和按鍵電路的工作流程如圖5所示，行列式鍵盤的工作方式是先用列線發(fā)送掃描字，然后讀取行線的狀態(tài)，查看是否有按鍵按下。鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，能對鍵盤不斷掃描、自動(dòng)消抖、自動(dòng)識(shí)別按下的鍵，并給出編碼，能對雙鍵或n個(gè)鍵同時(shí)按下的情況實(shí)行保護(hù)。在顯示部分，它可以為顯示器提供多路復(fù)用信號(hào)，可以顯示16位的字符或數(shù)字。

本實(shí)用新型實(shí)例的電壓電流反饋電路圖如圖 6、7所示，經(jīng)電壓傳感器和電流傳感器采集電壓、電流信號(hào)送入U(xiǎn)-in、I-in，然后經(jīng)過平移、濾波，最后將U-out、I-out信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。

本實(shí)用新型實(shí)例的負(fù)載電路14如圖8、9所示，對于電阻負(fù)載包含空氣開關(guān)或繼電器以及負(fù)載電阻，通過開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載的功率和負(fù)載類型。

基于上述技術(shù)方案的負(fù)荷箱，提供一種頻率、占空比及負(fù)載可調(diào)的交流斬波電路，將市電交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉謺r(shí)可變電壓、變頻率、變占空比的脈沖電壓供給可變阻抗的負(fù)載上，以模擬實(shí)際電網(wǎng)中多種負(fù)載下的諧波干擾，可測試寬帶載波在多種諧波干擾下的成功率，為改進(jìn)載波通信方案及提高載波通信的成功率提供理論依據(jù)。

以上已經(jīng)描述了本實(shí)用新型的各實(shí)施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇，旨在最好地解釋各實(shí)施例的原理、實(shí)際應(yīng)用或?qū)κ袌鲋械募夹g(shù)的改進(jìn)，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實(shí)施例。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的公開后，將容易想到本公開的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。