[實用新型]智能電子負載裝置

有效

• 申請號: 201220130416.1
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN202533566U
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 郝春學;陳方亮;陶勇;王力;張奇
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一二研究所
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01R19/00;H05K7/20
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本實用新型涉及一種智能電子負載裝置，用于燃料電池系統試驗中，屬于電子控制技術領域。

背景技術

在燃料電池系統試驗中，電子負載作為燃料電池的關鍵測試設備，主要是將電池發出的電能以熱能的方式消耗掉。隨著電池系統功率和性能的不斷提高，對試驗用電子負載的可靠性、先進性等提出了嚴格的要求。

發明內容

本實用新型的目的在于，克服現有技術存在的缺點，提供一種安全可靠，且具有模塊化、通用化，整體結構緊湊、通風散熱性好、安裝簡單、便于更換、易于維護的電子負載裝置。

本實用新型的技術方案是：

一種智能電子負載裝置，它包括上位工控機，PLC控制柜，開關控制柜以及水冷電阻柜；所述PLC控制柜與試驗電池連接；該PLC控制柜還與上位工控機連接，用于傳送控制指令；PLC控制柜里的DO模塊與開關控制柜里的固態開關模塊連接，用于控制固態開關模塊，實現水冷電阻柜里的水冷電阻大小的切換；PLC控制柜上有一個觸摸屏，該觸摸屏與PLC控制柜里的PLC控制器連接，還與開關控制柜里的用于補償因電阻誤差和溫度系數造成的電流誤差，提高放電電流精度的PWM功率變換器連接。

在上述技術方案基礎上進一步的技術方案是：

所述的智能電子負載裝置，其PLC控制柜其柜體內還安裝有UPS、按鈕、指示燈、繼電器、斷路器、熔斷器、CPU模塊、模擬量輸入模塊、數字量輸入模塊和數字量輸出模塊；所述CPU模塊與觸摸屏連接，觸摸屏與PWM功率變換器連接。

所述的智能電子負載裝置，其上位工控機包括PC機和打印機，用于實現數據存儲、數據分析、事件管理、報表生成以及關鍵數據打印。

所述的智能電子負載裝置，其水冷電阻柜有一個水冷電阻柜體，柜體內包括括水冷電阻、水冷管路、保護系統；所述的水冷電阻一端接到公共端，并且連到試驗電池的負極。

所述的智能電子負載裝置，其開關控制柜有一個開關柜體，該柜體內包括括有1號固態開關模塊、2號固態開關模塊、PWM功率變換器、電流采集模塊、電壓傳感器，開關控制柜用于包括完成水冷電阻柜電阻的組態，以保證放電所需的總負載電阻值；水冷電阻柜安裝在開關控制柜的兩側，用于將水冷電阻柜外部循環水與開關控制柜內部進行熱量交換。

所述的智能電子負載裝置，其1號固態開關模塊由1個散熱器、11個熔斷器、17個固態開關，2個風扇、1個溫度開關組成；2號固態開關模塊由1個散熱器、12個熔斷器、12個固態開關，2個風扇、1個溫度開關組成；每個熔斷器自帶一個常開觸點，用于固態開關過流時產生報警信號送給PLC控制器；溫度開關為常開，當散熱器溫度過高時溫度開關就會閉合，產生報警信號送個PLC控制器。

所述的智能電子負載裝置，其1號固態開關模塊的17個固態開關，由9個30A的固態開關、2個100A的固態開關、6個200A的固態開關組成；2號固態開關模塊的12個固態開關均為200A；所有的固態開關有一端都連接到公共端，公共端引出一根導線穿過電流傳感器接到燃料電池的正極，另一端經過熔斷器接到水電阻柜上相應的電阻上。

所述的智能電子負載裝置，其PWM功率變換器包括控制模塊、驅動模塊、7管的IPM模塊、電流傳感器、電抗器、散熱器、風扇；所述的控制模塊采用一塊TI公司的DSP控制芯片，該控制模塊用同銅螺柱固定在驅動模塊之上；IPM模塊固定在散熱器上，其輸出端引出2根導線與水冷電阻的兩端連接。

所述的智能電子負載裝置，其電流采集模塊包括電流測量電路和電流傳感器，所述電流測量電路用于將電流霍爾傳感器輸出的電流信號轉換為電壓信號，供PLC控制器2.2電流采集模塊控制器采集。

所述的智能電子負載裝置，其水冷電阻由30個阻值不同的功率電阻組成。

本實用新型原理是：根據上位機或觸摸屏給定的放電功率要求，PLC控制器接收給定信號并檢測電池電壓，算出所需的電阻的阻值，然后通過DO模塊控制開關控制柜里的固態開關模塊，同時PLC控制器不斷的檢測電池電壓和電池電流完成水冷負載電阻的自動組態，實現試驗系統運行數據的顯示及保護、報警。當調節到一定的誤差之內時，PLC控制器通過觸摸屏控制關控制柜里的PWM功率變換器，PWM功率變換器可以平滑的進行調節，實現負載電流微調。PWM功率變換器處理后的電壓、電流、功率等作為過程數據上傳給觸摸屏。硬件故障保護電路對電壓、電流信號進行判斷、處理，在過壓、過流故障發生時給出故障信號及IPM驅動封鎖信號，對系統進行保護。

本實用新型的突出的特點和顯著的技術效果是：