[发明专利]用于模拟电气装置性能的模块化系统和方法

权利要求书

1.一种用于模拟电气装置操作的系统，所述系统包括：

印刷电路板组件（PCBA），其能电连接到AC输入功率，并且包括：

通信模块；

多个模块化功率开关模块（PSM），其每一个包括第一半导体开关，该第一半导体开关将预定脉宽调制（PWM）占空比施加到AC输入功率，以由此产生校准的DC输出电压；

多个模块化电芯，其每一个连接到模块化PSM中的相应一个，以由此将每一个模块化电芯与所有其他模块化电芯磁隔离，其中，每一个模块化电芯包括第二半导体开关和与通信模块通过网络通信的可单独寻址微控制器；和

主机，其与PCBA的模块化电芯通过通信模块通信；

其中：

主机配置为使用控制器局域网络（CAN）协议将用于每一个模块化电芯的电芯状态消息传输到通信模块，其中每一个电芯状态消息包括至少一个电芯地址和期望的模拟状态；

通信模块配置为接收电芯状态消息，并且将电芯状态消息转变为相应的串行消息组，并且将该串行消息传输到相应模块化电芯的微处理器，由此使模块化电芯将其状态设置为期望模拟状态；并且

模块化电芯配置为通过第二半导体开关使用PWM产生期望的模拟状态，并且将串行电芯状态消息通过通信模块传输回到主机，其中，串行电芯状态消息报告相应模块化电芯的电压水平和电流水平中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，通信模块配置为使通信模块自动地将接收的电芯状态消息中的每一个转变为相应的RS-232串行消息。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，每一个PSM为开关电源，其将来自AC电源的AC信号通过PWM转变为小于约6VDC的输出电压。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，主机包括用户界面，该用户界面接收状态选择，该状态选择请求开路电压水平、短路电压水平、0VDC到约6VDC的预定电压水平、和预定电流水平中之一，并且使用该状态选择产生电芯状态消息。

5.一种使用具有容纳多个模块化电芯的架的系统模拟电气装置的操作的方法，所述多个模块化电芯每一个具有与通信模块经网络通信的可单独寻址微控制器，所述方法包括：

通过主机使用控制器局域网络（CAN）协议将用于多个电芯每一个的电芯状态消息传输到通信模块，其中，每一个模块化电芯包括配置为将预定脉宽调制（PWM）占空比施加到AC输入功率信号的半导体开关，由此产生经校准的DC输出电压，并且其中，传输的电芯状态消息每一个包括电芯地址和用于该电芯的期望的模拟状态；

通过通信模块接收电芯状态消息并且将电芯状态消息转变为相应的串行消息组；

将串行消息传输到相应电芯的微控制器，由此使电芯将其状态设置到期望的模拟状态；

使用PWM通过第二半导体开关在每一个模块化电芯中产生期望的模拟状态；和

通过通信模块将电芯状态消息输送回到主机，包括输送相应电芯的电压水平和电流水平中至少一个的报告。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：

将多个印刷电路板组件（PCBA）的每一个安装到相应的架上；

将每一个架定位在机柜的相应隔间内；和

在主机和机柜中的每一个PCBA之间建立网络连接。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，通过通信模块接收电芯状态消息并且将电芯状态消息转变为相应的串行消息组，所述转变包括，将每一个电芯状态消息转变为RS-232消息。

8.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：

从输入电源接收AC信号；和

通过PWM使用PSM将AC信号转变为约5VDC到6VDC的输出电压。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，主机包括用户界面，所述方法进一步包括：

通过主机使用用户界面接收状态选择请求，其中，状态选择请求包括开路电压水平、短路电压水平、在0VDC到约5VDC的预定电压水平、和预定电流水平中之一，并且使用状态选择产生电芯状态消息。