[实用新型]智能电子负载装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能电子负载装置，用于燃料电池系统试验中，属于电子控制技术领域。

背景技术

在燃料电池系统试验中，电子负载作为燃料电池的关键测试设备，主要是将电池发出的电能以热能的方式消耗掉。随着电池系统功率和性能的不断提高，对试验用电子负载的可靠性、先进性等提出了严格的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术存在的缺点，提供一种安全可靠，且具有模块化、通用化，整体结构紧凑、通风散热性好、安装简单、便于更换、易于维护的电子负载装置。

本实用新型的技术方案是：

一种智能电子负载装置，它包括上位工控机，PLC控制柜，开关控制柜以及水冷电阻柜；所述PLC控制柜与试验电池连接；该PLC控制柜还与上位工控机连接，用于传送控制指令；PLC控制柜里的DO模块与开关控制柜里的固态开关模块连接，用于控制固态开关模块，实现水冷电阻柜里的水冷电阻大小的切换；PLC控制柜上有一个触摸屏，该触摸屏与PLC控制柜里的PLC控制器连接，还与开关控制柜里的用于补偿因电阻误差和温度系数造成的电流误差，提高放电电流精度的PWM功率变换器连接。

在上述技术方案基础上进一步的技术方案是：

所述的智能电子负载装置，其PLC控制柜其柜体内还安装有UPS、按钮、指示灯、继电器、断路器、熔断器、CPU模块、模拟量输入模块、数字量输入模块和数字量输出模块；所述CPU模块与触摸屏连接，触摸屏与PWM功率变换器连接。

所述的智能电子负载装置，其上位工控机包括PC机和打印机，用于实现数据存储、数据分析、事件管理、报表生成以及关键数据打印。

所述的智能电子负载装置，其水冷电阻柜有一个水冷电阻柜体，柜体内包括括水冷电阻、水冷管路、保护系统；所述的水冷电阻一端接到公共端，并且连到试验电池的负极。

所述的智能电子负载装置，其开关控制柜有一个开关柜体，该柜体内包括括有1号固态开关模块、2号固态开关模块、PWM功率变换器、电流采集模块、电压传感器，开关控制柜用于包括完成水冷电阻柜电阻的组态，以保证放电所需的总负载电阻值；水冷电阻柜安装在开关控制柜的两侧，用于将水冷电阻柜外部循环水与开关控制柜内部进行热量交换。

所述的智能电子负载装置，其1号固态开关模块由1个散热器、11个熔断器、17个固态开关，2个风扇、1个温度开关组成；2号固态开关模块由1个散热器、12个熔断器、12个固态开关，2个风扇、1个温度开关组成；每个熔断器自带一个常开触点，用于固态开关过流时产生报警信号送给PLC控制器；温度开关为常开，当散热器温度过高时温度开关就会闭合，产生报警信号送个PLC控制器。

所述的智能电子负载装置，其1号固态开关模块的17个固态开关，由9个30A的固态开关、2个100A的固态开关、6个200A的固态开关组成；2号固态开关模块的12个固态开关均为200A；所有的固态开关有一端都连接到公共端，公共端引出一根导线穿过电流传感器接到燃料电池的正极，另一端经过熔断器接到水电阻柜上相应的电阻上。

所述的智能电子负载装置，其PWM功率变换器包括控制模块、驱动模块、7管的IPM模块、电流传感器、电抗器、散热器、风扇；所述的控制模块采用一块TI公司的DSP控制芯片，该控制模块用同铜螺柱固定在驱动模块之上；IPM模块固定在散热器上，其输出端引出2根导线与水冷电阻的两端连接。

所述的智能电子负载装置，其电流采集模块包括电流测量电路和电流传感器，所述电流测量电路用于将电流霍尔传感器输出的电流信号转换为电压信号，供PLC控制器2.2电流采集模块控制器采集。

所述的智能电子负载装置，其水冷电阻由30个阻值不同的功率电阻组成。

本实用新型原理是：根据上位机或触摸屏给定的放电功率要求，PLC控制器接收给定信号并检测电池电压，算出所需的电阻的阻值，然后通过DO模块控制开关控制柜里的固态开关模块，同时PLC控制器不断的检测电池电压和电池电流完成水冷负载电阻的自动组态，实现试验系统运行数据的显示及保护、报警。当调节到一定的误差之内时，PLC控制器通过触摸屏控制关控制柜里的PWM功率变换器，PWM功率变换器可以平滑的进行调节，实现负载电流微调。PWM功率变换器处理后的电压、电流、功率等作为过程数据上传给触摸屏。硬件故障保护电路对电压、电流信号进行判断、处理，在过压、过流故障发生时给出故障信号及IPM驱动封锁信号，对系统进行保护。

本实用新型的突出的特点和显著的技术效果是：