智能交流負(fù)載測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種智能交流負(fù)載測試裝置，它涉及測試裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，待測發(fā)電機(jī)組輸出電源通過三相交流接入單元接入測試主機(jī)，三相交流接入單元的輸出端接入電源總線，上位機(jī)測試系統(tǒng)通過通訊單元與測試主機(jī)連接，智能主機(jī)單元、通訊單元、檢測單元、驅(qū)動(dòng)單元、智能負(fù)載模塊通過數(shù)據(jù)總線連接，智能負(fù)載模塊同時(shí)連接電源總線；本實(shí)用新型功率因數(shù)可調(diào)，能模擬感性、阻性、容性負(fù)載，實(shí)現(xiàn)模擬發(fā)電機(jī)組實(shí)際負(fù)載特性的測試；負(fù)載模塊化簡化了負(fù)載散熱問題，提高了控制精度降低了系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；通過記錄發(fā)電機(jī)組身份識別號碼，在數(shù)據(jù)庫中存儲歷次測試數(shù)據(jù)，分析歷史數(shù)據(jù)變化，提供機(jī)組各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)趨勢預(yù)測，提供機(jī)組維護(hù)決策依據(jù)。
【專利說明】智能交流負(fù)載測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種智能交流負(fù)載測試裝置，屬于測試裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】：
[0002] 目前，已知的柴油發(fā)電機(jī)組測試裝置由負(fù)載柜，調(diào)控裝置，測量裝置、冷卻裝置和 簡單的上位機(jī)軟件組成。檢測時(shí)根據(jù)發(fā)電機(jī)組參數(shù)手動(dòng)設(shè)定交流負(fù)載功率，設(shè)定測量模式， 測量結(jié)束后根據(jù)測量記錄數(shù)據(jù)手動(dòng)編制測試報(bào)告。需要測試人員提前對發(fā)電機(jī)組測試方案 進(jìn)行定制，測試過程需要較多人工干預(yù)，影響了測試速度，提高了測試成本。同時(shí)目前測試 結(jié)果沒有歷史數(shù)據(jù)積累，只是單純提供測量結(jié)果數(shù)據(jù)，無法分析特定發(fā)電機(jī)組負(fù)載性能歷 史退化趨勢，不能對機(jī)組后續(xù)維護(hù)提供決策支持。同時(shí)測試負(fù)載是一體化的，通過電子開關(guān) 組合實(shí)現(xiàn)接入負(fù)載容量調(diào)整，通常通過檔位組合實(shí)現(xiàn)，在負(fù)載變化時(shí)容易造成各檔位負(fù)載 模塊工作不均勻，同時(shí)對大功率檔位負(fù)載模塊由于功耗較高，造成該檔位負(fù)載過熱。而且負(fù) 載種類不能靈活配置，阻性負(fù)載，感性負(fù)載，容性負(fù)載的接入需要人工干預(yù)和配置。 實(shí)用新型內(nèi)容：
[0003] 針對上述問題，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種智能交流負(fù)載測試裝 置。
[0004] 本實(shí)用新型的一種智能交流負(fù)載測試裝置，它包含上位機(jī)測試系統(tǒng)、智能主機(jī)單 元、三相交流接入單元、通訊單元、檢測單元、驅(qū)動(dòng)單元、智能負(fù)載模塊、數(shù)據(jù)總線、電源總 線；所述的智能主機(jī)單元、三相交流接入單元、通訊單元、檢測單元、驅(qū)動(dòng)單元、智能負(fù)載模 塊、數(shù)據(jù)總線、電源總線組成了測試主機(jī)，待測發(fā)電機(jī)組輸出電源通過三相交流接入單元接 入測試主機(jī)，三相交流接入單元的輸出端接入電源總線，上位機(jī)測試系統(tǒng)通過通訊單元與 測試主機(jī)連接，智能主機(jī)單元、通訊單元、檢測單元、驅(qū)動(dòng)單元、智能負(fù)載模塊通過數(shù)據(jù)總線 連接，智能負(fù)載模塊同時(shí)連接電源總線。
[0005] 作為優(yōu)選，所述的測試主機(jī)米用MSP430系列16位微處理器為中心的主機(jī)板，以SD 卡作為存儲空間，在內(nèi)置的WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行檢測軟件，數(shù)據(jù)存儲通過嵌 入式數(shù)據(jù)庫SQLite實(shí)現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)測試智能化，測試主機(jī)通過485總線接口與上位機(jī)通訊，通過 檢測電路完成電壓電流數(shù)據(jù)采集和存儲，并根據(jù)檢測結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整功率輸出，使系統(tǒng)功率 保持恒定。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的智能負(fù)載模塊包含三相PWM整流模塊、合金電阻陣列、檢測控制 模塊、微處理器單元、風(fēng)機(jī)冷卻單元，智能負(fù)載模塊通過電源總線將三相電壓接入三相PWM 整流模塊的輸入端，PWM整流模塊的輸出端接入合金電阻陣列，微處理器單元、檢測控制模 塊、風(fēng)機(jī)冷卻單元接入數(shù)據(jù)總線；負(fù)載模塊集成微處理器實(shí)現(xiàn)智能負(fù)載模塊，采用PWM調(diào)制 技術(shù)，通過負(fù)載模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載連續(xù)可調(diào)，模擬容性、感性、純阻性負(fù)載形式；每個(gè)負(fù) 載模塊最大20kw0. 5kw到20kw功率連續(xù)可調(diào)，配備獨(dú)立散熱風(fēng)扇。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的上位機(jī)測試系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)組定額輸入模塊、測試模式生成模 塊、歷史數(shù)據(jù)分析模塊、發(fā)電機(jī)組參數(shù)輸入模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、測試報(bào)告生成模塊、通訊模 塊、測試數(shù)據(jù)顯示模塊、打印輸出模塊。
[0008] 本實(shí)用新型的有益效果為：以對發(fā)電機(jī)組檢測為中心，根據(jù)輸入機(jī)組額定功率、 電壓、電流等參數(shù)和發(fā)電機(jī)組負(fù)載特點(diǎn)生成自動(dòng)檢測模式，包括穩(wěn)態(tài)測試時(shí)間、負(fù)載功率大 小，動(dòng)態(tài)加卸載時(shí)間，負(fù)載功率因數(shù)等值，根據(jù)該模式完成發(fā)電機(jī)組穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)測試，并記錄 測試過程數(shù)據(jù)；通過上位機(jī)軟件系統(tǒng)生成符合國家規(guī)范的測試報(bào)告；負(fù)載模塊以20KW為單 位，以為處理器和PWM技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)為總線接口，負(fù)載模塊在0-20KW連續(xù)可調(diào)，并且通 過PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載性質(zhì)模擬，根據(jù)測試需要進(jìn)行組裝，實(shí)現(xiàn)負(fù)載容量、性質(zhì)靈活配置；功 率因數(shù)可調(diào)，能模擬感性、阻性、容性負(fù)載，實(shí)現(xiàn)模擬發(fā)電機(jī)組實(shí)際負(fù)載特性的測試；負(fù)載模 塊化簡化了負(fù)載散熱問題，提高了控制精度降低了系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。通過記錄發(fā) 電機(jī)組身份識別號碼，在數(shù)據(jù)庫中存儲歷次測試數(shù)據(jù)，分析歷史數(shù)據(jù)變化，提供機(jī)組各個(gè)關(guān) 鍵參數(shù)趨勢預(yù)測，提供機(jī)組維護(hù)決策依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0009] 為了易于說明，本實(shí)用新型由下述的具體實(shí)施及附圖作以詳細(xì)描述。
[0010] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2為本實(shí)用新型中智能負(fù)載模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3為本實(shí)用新型中上位機(jī)測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖中：1-上位機(jī)測試系統(tǒng)；2-智能主機(jī)單元；3-三相交流接入單元；4-通訊單 元；5-檢測單元；6-驅(qū)動(dòng)單元；7-智能負(fù)載模塊；8-數(shù)據(jù)總線；9-電源總線；10-三相PWM 整流模塊；11-合金電阻陣列；12-檢測控制模塊；13-微處理器單元；14-風(fēng)機(jī)冷卻單元； 20-測試主機(jī)；21-發(fā)電機(jī)組定額輸入模塊；22-測試模式生成模塊；23-歷史數(shù)據(jù)分析模 塊；24-發(fā)電機(jī)組參數(shù)輸入模塊；25-數(shù)據(jù)存儲模塊；26-測試報(bào)告生成模塊；27-通訊模塊； 28-測試數(shù)據(jù)顯示模塊；29-打印輸出模塊。

【具體實(shí)施方式】：
[0014] 為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面通過附圖中示出的 具體實(shí)施例來描述本實(shí)用新型。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實(shí) 用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混 淆本實(shí)用新型的概念。
[0015] 如圖1-3所示，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案：它包含上位機(jī)測試系統(tǒng)1、智 能主機(jī)單元2、三相交流接入單元3、通訊單元4、檢測單元5、驅(qū)動(dòng)單元6、智能負(fù)載模塊7、 數(shù)據(jù)總線8、電源總線9 ;所述的智能主機(jī)單元2、三相交流接入單元3、通訊單元4、檢測單 元5、驅(qū)動(dòng)單元6、智能負(fù)載模塊7、數(shù)據(jù)總線8、電源總線9組成了測試主機(jī)20,待測發(fā)電機(jī) 組輸出電源通過三相交流接入單元3接入測試主機(jī)20,三相交流接入單元3的輸出端接入 電源總線9,上位機(jī)測試系統(tǒng)1通過通訊單元4與測試主機(jī)20連接，智能主機(jī)單元2、通訊 單元4、檢測單元5、驅(qū)動(dòng)單元6、智能負(fù)載模塊7通過數(shù)據(jù)總線8連接，智能負(fù)載模塊7同時(shí) 連接電源總線9。
[0016] 進(jìn)一步的，所述的上位機(jī)測試系統(tǒng)1將各種檢測模式加載負(fù)載比例、加載負(fù)載時(shí) 間等參數(shù)通過數(shù)據(jù)通訊單元傳輸給智能主機(jī)單元2 ;智能主機(jī)單元2將測試模式和測試過 程參數(shù)存儲在本地?cái)?shù)據(jù)庫，并將生成輸出控制指令到數(shù)據(jù)總線，各個(gè)智能負(fù)載模塊接收指 令后按規(guī)定相位和功率控制負(fù)載輸入功率；智能負(fù)載模塊根據(jù)測試主機(jī)單元指令和參數(shù)設(shè) 置本單元功率；智能主機(jī)單元在得到上位機(jī)啟動(dòng)命令后，發(fā)出測試啟動(dòng)命令到數(shù)據(jù)總線，各 個(gè)負(fù)載模塊按設(shè)定功率進(jìn)行運(yùn)行；通過PWM調(diào)制方式從電源總線吸取指定功率的電流，完 成精確的功耗控制；檢測單元檢測電壓電流溫度等參數(shù)并將采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線，智 能主機(jī)單元通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)接收并存儲到本地測試數(shù)據(jù)庫，同時(shí)將當(dāng)前測試數(shù)據(jù)傳輸 給上位機(jī)測試系統(tǒng)；智能主機(jī)單元檢測測試時(shí)間和系統(tǒng)測試結(jié)果，如果本測試模式測試結(jié) 束進(jìn)入下一個(gè)測試模式；在對發(fā)電機(jī)組所有測試模式測試完成后通知上位機(jī)測試系統(tǒng)，將 測試過程數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳；上位機(jī)測試系統(tǒng)輸出測試報(bào)告。
[0017] 進(jìn)一步的，所述的測試主機(jī)20采用MSP430系列16位微處理器為中心的主機(jī)板， 以SD卡作為存儲空間，在內(nèi)置的WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行檢測軟件，數(shù)據(jù)存儲通 過嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite實(shí)現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)測試智能化，測試主機(jī)通過485總線接口與上位機(jī)通訊， 通過檢測電路完成電壓電流數(shù)據(jù)采集和存儲，并根據(jù)檢測結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整功率輸出，使系統(tǒng) 功率保持恒定。
[0018] 進(jìn)一步的，所述的智能負(fù)載模塊7包含三相PWM整流模塊10、合金電阻陣列11、檢 測控制模塊12、微處理器單元13、風(fēng)機(jī)冷卻單元14,智能負(fù)載模塊7通過電源總線9將三相 電壓接入三相PWM整流模塊10的輸入端，PWM整流模塊10的輸出端接入合金電阻陣列11， 微處理器單元13、檢測控制模塊12、風(fēng)機(jī)冷卻單元14接入數(shù)據(jù)總線8。
[0019] 進(jìn)一步的，所述的微處理器單元根據(jù)測試主機(jī)模塊傳送的控制命令控制負(fù)載以指 定功率和相位運(yùn)行。微處理器單元根據(jù)測試主機(jī)的功率、相位、時(shí)序要求通過PWM模塊調(diào)整 電路輸出功率，并隨時(shí)根據(jù)檢測單元檢測的電壓、電流和相位不斷調(diào)整PWM模塊調(diào)制信號 占空比，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。保證智能負(fù)載模塊按指定功率和相位進(jìn)行工作。
[0020] 進(jìn)一步的，所述的上位機(jī)測試系統(tǒng)1包括發(fā)電機(jī)組定額輸入模塊21、測試模式生 成模塊22、歷史數(shù)據(jù)分析模塊23、發(fā)電機(jī)組參數(shù)輸入模塊24、數(shù)據(jù)存儲模塊25、測試報(bào)告生 成模塊26、通訊模塊27、測試數(shù)據(jù)顯示模塊28、打印輸出模塊29 ;檢測工程師通過發(fā)電機(jī) 組定額輸入模塊和發(fā)電機(jī)組參數(shù)輸入模塊該功能輸入待測發(fā)電機(jī)組定額等參數(shù)。輸入后， 測試模式生成模塊計(jì)算穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)測試模式下負(fù)載加載模式、運(yùn)行時(shí)刻等信息，并將計(jì)算結(jié) 果進(jìn)行顯示；確認(rèn)計(jì)算結(jié)果后，將計(jì)算結(jié)果通過通訊模塊下載到系統(tǒng)測試主機(jī)20,啟動(dòng)測 試過程；在測試運(yùn)行過程中不斷通過通訊模塊接收實(shí)時(shí)測試數(shù)據(jù)通過測試數(shù)據(jù)顯示模塊以 曲線和表格方式進(jìn)行顯示。測試結(jié)束后，上傳所有測試過程數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù) 存儲模塊進(jìn)行存儲；調(diào)用測試報(bào)告生成模塊生成測試報(bào)告，然后通過輸出打印模塊進(jìn)行打 印；歷史數(shù)據(jù)分析模塊可以調(diào)用測試機(jī)組歷次測試數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和未來趨勢 預(yù)測，并提供養(yǎng)護(hù)建議。
[0021] 本【具體實(shí)施方式】的測試流程為：在上位機(jī)系統(tǒng)輸入發(fā)電機(jī)組定額參數(shù)，根據(jù)預(yù)置 模型計(jì)算穩(wěn)態(tài)測試時(shí)間、瞬態(tài)測試、負(fù)載突加突減測試時(shí)間參數(shù)，負(fù)載加載過程控制參數(shù)， 閾值控制參數(shù)，這些參數(shù)由經(jīng)過在上位機(jī)系統(tǒng)確認(rèn)后，下載到測試主機(jī)；測試主機(jī)根據(jù)控制 參數(shù)完成整個(gè)測試過程，并將測試過程數(shù)據(jù)存儲在主機(jī)存儲器。
[0022] 上位機(jī)在測試全過程與測試主機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，測試完成后顯示 測試結(jié)果，并將全部測試數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)進(jìn)行存儲，打印輸出檢測報(bào)告。
[0023] 通過上位機(jī)發(fā)電機(jī)組參數(shù)輸入記錄發(fā)電機(jī)組身份號碼，可記錄該機(jī)組歷次測試數(shù) 據(jù)，并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)分析各額定參數(shù)退化曲線并提出趨勢預(yù)測。
[0024] 通過PWM三相整流模式，電子負(fù)載裝置采用電壓電流雙環(huán)控制，將實(shí)時(shí)采樣的直 流母線電壓和設(shè)定值比較，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器處理，輸出有功電流指令；依據(jù)矢量控制思想和 電壓空間矢量（SVPWM)思想，給定的有功電流指令無功電流指令，與實(shí)時(shí)采樣的電流進(jìn)行 比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器處理，最終驅(qū)動(dòng)整流橋，使其輸出高質(zhì)量的網(wǎng)側(cè)電流波形及控制直流側(cè) 母線電壓和功率因數(shù)在一定范圍內(nèi)。
[0025] 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 智能交流負(fù)載測試裝置，其特征在于：它包含上位機(jī)測試系統(tǒng)（1)、智能主機(jī)單元 (2)、三相交流接入單元（3)、通訊單元（4)、檢測單元（5)、驅(qū)動(dòng)單元（6)、智能負(fù)載模塊（7)、 數(shù)據(jù)總線（8)、電源總線（9);所述的智能主機(jī)單元（2)、三相交流接入單元（3)、通訊單元 (4)、檢測單元（5)、驅(qū)動(dòng)單元（6)、智能負(fù)載模塊（7)、數(shù)據(jù)總線（8)、電源總線（9)組成了測 試主機(jī)（20)，待測發(fā)電機(jī)組輸出電源通過三相交流接入單元（3)接入測試主機(jī)（20)，三相 交流接入單元（3)的輸出端接入電源總線（9)，上位機(jī)測試系統(tǒng)（1)通過通訊單元（4)與測 試主機(jī)（20)連接，智能主機(jī)單元（2)、通訊單元（4)、檢測單元（5)、驅(qū)動(dòng)單元（6)、智能負(fù)載 模塊（7)通過數(shù)據(jù)總線⑶連接，智能負(fù)載模塊（7)同時(shí)連接電源總線（9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交流負(fù)載測試裝置，其特征在于：所述的智能負(fù)載模塊 (7)包含三相PWM整流模塊（10)、合金電阻陣列（11)、檢測控制模塊（12)、微處理器單元 (13)、風(fēng)機(jī)冷卻單元（14)，智能負(fù)載模塊（7)通過電源總線（9)將三相電壓接入三相PWM整 流模塊（10)的輸入端，PWM整流模塊（10)的輸出端接入合金電阻陣列（11)，微處理器單元 (13)、檢測控制模塊（12)、風(fēng)機(jī)冷卻單元（14)接入數(shù)據(jù)總線（8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交流負(fù)載測試裝置，其特征在于：所述的測試主機(jī)（20) 采用MSP430系列16位微處理器為中心的主機(jī)板，以SD卡作為存儲空間。
【文檔編號】G01R31/34GK203881906SQ201320890558
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】孟祥超, 宋立軍, 張旭, 翟傳明 申請人:孟祥超