智能交流負載測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能交流負載測試裝置，它涉及測試裝置【技術領域】，待測發(fā)電機組輸出電源通過三相交流接入單元接入測試主機，三相交流接入單元的輸出端接入電源總線，上位機測試系統(tǒng)通過通訊單元與測試主機連接，智能主機單元、通訊單元、檢測單元、驅(qū)動單元、智能負載模塊通過數(shù)據(jù)總線連接，智能負載模塊同時連接電源總線；本實用新型功率因數(shù)可調(diào)，能模擬感性、阻性、容性負載，實現(xiàn)模擬發(fā)電機組實際負載特性的測試；負載模塊化簡化了負載散熱問題，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，提供機組各個關鍵參數(shù)趨勢預測，提供機組維護決策依據(jù)。
【專利說明】智能交流負載測試裝置

【技術領域】：
[0001] 本實用新型涉及一種智能交流負載測試裝置，屬于測試裝置【技術領域】。

【背景技術】：
[0002] 目前，已知的柴油發(fā)電機組測試裝置由負載柜，調(diào)控裝置，測量裝置、冷卻裝置和 簡單的上位機軟件組成。檢測時根據(jù)發(fā)電機組參數(shù)手動設定交流負載功率，設定測量模式， 測量結束后根據(jù)測量記錄數(shù)據(jù)手動編制測試報告。需要測試人員提前對發(fā)電機組測試方案 進行定制，測試過程需要較多人工干預，影響了測試速度，提高了測試成本。同時目前測試 結果沒有歷史數(shù)據(jù)積累，只是單純提供測量結果數(shù)據(jù)，無法分析特定發(fā)電機組負載性能歷 史退化趨勢，不能對機組后續(xù)維護提供決策支持。同時測試負載是一體化的，通過電子開關 組合實現(xiàn)接入負載容量調(diào)整，通常通過檔位組合實現(xiàn)，在負載變化時容易造成各檔位負載 模塊工作不均勻，同時對大功率檔位負載模塊由于功耗較高，造成該檔位負載過熱。而且負 載種類不能靈活配置，阻性負載，感性負載，容性負載的接入需要人工干預和配置。 實用新型內(nèi)容：
[0003] 針對上述問題，本實用新型要解決的技術問題是提供一種智能交流負載測試裝 置。
[0004] 本實用新型的一種智能交流負載測試裝置，它包含上位機測試系統(tǒng)、智能主機單 元、三相交流接入單元、通訊單元、檢測單元、驅(qū)動單元、智能負載模塊、數(shù)據(jù)總線、電源總 線；所述的智能主機單元、三相交流接入單元、通訊單元、檢測單元、驅(qū)動單元、智能負載模 塊、數(shù)據(jù)總線、電源總線組成了測試主機，待測發(fā)電機組輸出電源通過三相交流接入單元接 入測試主機，三相交流接入單元的輸出端接入電源總線，上位機測試系統(tǒng)通過通訊單元與 測試主機連接，智能主機單元、通訊單元、檢測單元、驅(qū)動單元、智能負載模塊通過數(shù)據(jù)總線 連接，智能負載模塊同時連接電源總線。
[0005] 作為優(yōu)選，所述的測試主機米用MSP430系列16位微處理器為中心的主機板，以SD 卡作為存儲空間，在內(nèi)置的WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)上運行檢測軟件，數(shù)據(jù)存儲通過嵌 入式數(shù)據(jù)庫SQLite實現(xiàn)；實現(xiàn)測試智能化，測試主機通過485總線接口與上位機通訊，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)檢測結果動態(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、風機冷卻單元，智能負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、風機冷卻單元接入數(shù)據(jù)總線；負載模塊集成微處理器實現(xiàn)智能負載模塊，采用PWM調(diào)制 技術，通過負載模塊化設計，實現(xiàn)負載連續(xù)可調(diào)，模擬容性、感性、純阻性負載形式；每個負 載模塊最大20kw0. 5kw到20kw功率連續(xù)可調(diào)，配備獨立散熱風扇。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的上位機測試系統(tǒng)包括發(fā)電機組定額輸入模塊、測試模式生成模 塊、歷史數(shù)據(jù)分析模塊、發(fā)電機組參數(shù)輸入模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、測試報告生成模塊、通訊模 塊、測試數(shù)據(jù)顯示模塊、打印輸出模塊。
[0008] 本實用新型的有益效果為：以對發(fā)電機組檢測為中心，根據(jù)輸入機組額定功率、 電壓、電流等參數(shù)和發(fā)電機組負載特點生成自動檢測模式，包括穩(wěn)態(tài)測試時間、負載功率大 小，動態(tài)加卸載時間，負載功率因數(shù)等值，根據(jù)該模式完成發(fā)電機組穩(wěn)態(tài)、動態(tài)測試，并記錄 測試過程數(shù)據(jù)；通過上位機軟件系統(tǒng)生成符合國家規(guī)范的測試報告；負載模塊以20KW為單 位，以為處理器和PWM技術為核心，設計為總線接口，負載模塊在0-20KW連續(xù)可調(diào)，并且通 過PWM技術實現(xiàn)負載性質(zhì)模擬，根據(jù)測試需要進行組裝，實現(xiàn)負載容量、性質(zhì)靈活配置；功 率因數(shù)可調(diào)，能模擬感性、阻性、容性負載，實現(xiàn)模擬發(fā)電機組實際負載特性的測試；負載模 塊化簡化了負載散熱問題，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，提供機組各個關 鍵參數(shù)趨勢預測，提供機組維護決策依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0009] 為了易于說明，本實用新型由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。
[0010] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0011] 圖2為本實用新型中智能負載模塊的結構示意圖；
[0012] 圖3為本實用新型中上位機測試系統(tǒng)的結構示意圖。
[0013] 圖中：1-上位機測試系統(tǒng)；2-智能主機單元；3-三相交流接入單元；4-通訊單 元；5-檢測單元；6-驅(qū)動單元；7-智能負載模塊；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-風機冷卻單元； 20-測試主機；21-發(fā)電機組定額輸入模塊；22-測試模式生成模塊；23-歷史數(shù)據(jù)分析模 塊；24-發(fā)電機組參數(shù)輸入模塊；25-數(shù)據(jù)存儲模塊；26-測試報告生成模塊；27-通訊模塊； 28-測試數(shù)據(jù)顯示模塊；29-打印輸出模塊。

【具體實施方式】：
[0014] 為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面通過附圖中示出的 具體實施例來描述本實用新型。但是應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實 用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混 淆本實用新型的概念。
[0015] 如圖1-3所示，本【具體實施方式】采用以下技術方案：它包含上位機測試系統(tǒng)1、智 能主機單元2、三相交流接入單元3、通訊單元4、檢測單元5、驅(qū)動單元6、智能負載模塊7、 數(shù)據(jù)總線8、電源總線9 ;所述的智能主機單元2、三相交流接入單元3、通訊單元4、檢測單 元5、驅(qū)動單元6、智能負載模塊7、數(shù)據(jù)總線8、電源總線9組成了測試主機20,待測發(fā)電機 組輸出電源通過三相交流接入單元3接入測試主機20,三相交流接入單元3的輸出端接入 電源總線9,上位機測試系統(tǒng)1通過通訊單元4與測試主機20連接，智能主機單元2、通訊 單元4、檢測單元5、驅(qū)動單元6、智能負載模塊7通過數(shù)據(jù)總線8連接，智能負載模塊7同時 連接電源總線9。
[0016] 進一步的，所述的上位機測試系統(tǒng)1將各種檢測模式加載負載比例、加載負載時 間等參數(shù)通過數(shù)據(jù)通訊單元傳輸給智能主機單元2 ;智能主機單元2將測試模式和測試過 程參數(shù)存儲在本地數(shù)據(jù)庫，并將生成輸出控制指令到數(shù)據(jù)總線，各個智能負載模塊接收指 令后按規(guī)定相位和功率控制負載輸入功率；智能負載模塊根據(jù)測試主機單元指令和參數(shù)設 置本單元功率；智能主機單元在得到上位機啟動命令后，發(fā)出測試啟動命令到數(shù)據(jù)總線，各 個負載模塊按設定功率進行運行；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，同時將當前測試數(shù)據(jù)傳輸 給上位機測試系統(tǒng)；智能主機單元檢測測試時間和系統(tǒng)測試結果，如果本測試模式測試結 束進入下一個測試模式；在對發(fā)電機組所有測試模式測試完成后通知上位機測試系統(tǒng)，將 測試過程數(shù)據(jù)進行上傳；上位機測試系統(tǒng)輸出測試報告。
[0017] 進一步的，所述的測試主機20采用MSP430系列16位微處理器為中心的主機板， 以SD卡作為存儲空間，在內(nèi)置的WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)上運行檢測軟件，數(shù)據(jù)存儲通 過嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite實現(xiàn)；實現(xiàn)測試智能化，測試主機通過485總線接口與上位機通訊， 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)檢測結果動態(tài)調(diào)整功率輸出，使系統(tǒng) 功率保持恒定。
[0018] 進一步的，所述的智能負載模塊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、風機冷卻單元14,智能負載模塊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、風機冷卻單元14接入數(shù)據(jù)總線8。
[0019] 進一步的，所述的微處理器單元根據(jù)測試主機模塊傳送的控制命令控制負載以指 定功率和相位運行。微處理器單元根據(jù)測試主機的功率、相位、時序要求通過PWM模塊調(diào)整 電路輸出功率，并隨時根據(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，實現(xiàn)實現(xiàn)閉環(huán)控制。保證智能負載模塊按指定功率和相位進行工作。
[0020] 進一步的，所述的上位機測試系統(tǒng)1包括發(fā)電機組定額輸入模塊21、測試模式生 成模塊22、歷史數(shù)據(jù)分析模塊23、發(fā)電機組參數(shù)輸入模塊24、數(shù)據(jù)存儲模塊25、測試報告生 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 組定額輸入模塊和發(fā)電機組參數(shù)輸入模塊該功能輸入待測發(fā)電機組定額等參數(shù)。輸入后， 測試模式生成模塊計算穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)測試模式下負載加載模式、運行時刻等信息，并將計算結 果進行顯示；確認計算結果后，將計算結果通過通訊模塊下載到系統(tǒng)測試主機20,啟動測 試過程；在測試運行過程中不斷通過通訊模塊接收實時測試數(shù)據(jù)通過測試數(shù)據(jù)顯示模塊以 曲線和表格方式進行顯示。測試結束后，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) 存儲模塊進行存儲；調(diào)用測試報告生成模塊生成測試報告，然后通過輸出打印模塊進行打 ?。粴v史數(shù)據(jù)分析模塊可以調(diào)用測試機組歷次測試數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)進行分析和未來趨勢 預測，并提供養(yǎng)護建議。
[0021] 本【具體實施方式】的測試流程為：在上位機系統(tǒng)輸入發(fā)電機組定額參數(shù)，根據(jù)預置 模型計算穩(wěn)態(tài)測試時間、瞬態(tài)測試、負載突加突減測試時間參數(shù)，負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)過在上位機系統(tǒng)確認后，下載到測試主機；測試主機根據(jù)控制 參數(shù)完成整個測試過程，并將測試過程數(shù)據(jù)存儲在主機存儲器。
[0022] 上位機在測試全過程與測試主機通訊，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，測試完成后顯示 測試結果，并將全部測試數(shù)據(jù)上傳到上位機進行存儲，打印輸出檢測報告。
[0023] 通過上位機發(fā)電機組參數(shù)輸入記錄發(fā)電機組身份號碼，可記錄該機組歷次測試數(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測。
[0024] 通過PWM三相整流模式，電子負載裝置采用電壓電流雙環(huán)控制，將實時采樣的直 流母線電壓和設定值比較，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，與實時采樣的電流進行 比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器處理，最終驅(qū)動整流橋，使其輸出高質(zhì)量的網(wǎng)側電流波形及控制直流側 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用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型 要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1. 智能交流負載測試裝置，其特征在于：它包含上位機測試系統(tǒng)（1)、智能主機單元 (2)、三相交流接入單元（3)、通訊單元（4)、檢測單元（5)、驅(qū)動單元（6)、智能負載模塊（7)、 數(shù)據(jù)總線（8)、電源總線（9);所述的智能主機單元（2)、三相交流接入單元（3)、通訊單元 (4)、檢測單元（5)、驅(qū)動單元（6)、智能負載模塊（7)、數(shù)據(jù)總線（8)、電源總線（9)組成了測 試主機（20)，待測發(fā)電機組輸出電源通過三相交流接入單元（3)接入測試主機（20)，三相 交流接入單元（3)的輸出端接入電源總線（9)，上位機測試系統(tǒng)（1)通過通訊單元（4)與測 試主機（20)連接，智能主機單元（2)、通訊單元（4)、檢測單元（5)、驅(qū)動單元（6)、智能負載 模塊（7)通過數(shù)據(jù)總線⑶連接，智能負載模塊（7)同時連接電源總線（9)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的智能交流負載測試裝置，其特征在于：所述的智能負載模塊 (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)、風機冷卻單元（14)，智能負載模塊（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)、風機冷卻單元（14)接入數(shù)據(jù)總線（8)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的智能交流負載測試裝置，其特征在于：所述的測試主機（20) 采用MSP430系列16位微處理器為中心的主機板，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