一種電子負載裝置及其仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電子負載裝置及其仿真方法，用于仿真一電路單元，對一電源裝置進行拉載測試，功率消耗單元，連接于電源裝置，對電源裝置進行拉載；電壓量測單元，連接于功率消耗單元和電源裝置之間，于第一時間，測量功率消耗單元對電源裝置拉載輸入的第一時間電壓值；數(shù)字信號處理器單元，儲存設置有電路單元的阻抗參數(shù)，接收電壓量測單元測量的第一時間電壓值，利用電路單元的數(shù)學模型將第一時間的前一時間輸入電流值經演算得出電流值，進而依據電路單元的阻抗參數(shù)再演算出第二時間電壓值和第二時間電流值，進而輸出阻抗調變信號至所述功率消耗單元，以輸出調整帶載的電流；實現(xiàn)節(jié)約硬件設備簡化電路結構，降低設備成本，消除了累積誤差。
【專利說明】一種電子負載裝置及其仿真方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子負載裝置，特別還涉及一種適用于對電源裝置進行拉載測試的仿真方法。
【背景技術】
[0002]電源裝置是一種常用電子設備，廣泛應用于工業(yè)、信息通信和社會生活的各個領域，因此，電源裝置等設備的合理設計制造就顯得尤為重要。
[0003]電子負載裝置是通過控制內部功率器件MOSFET或晶體管的導通量，使功率管耗散功率，消耗電能的設備。電子負載裝置一般具有定電流、定電壓、定電阻、定功率、短路及動態(tài)負載多種模式，可以模擬各種不同的負載狀況，電子負載是專為較大功率的負載設備如電源設備等的實驗、老化、維護而開發(fā)的新型模擬負載。
[0004]目前，現(xiàn)有技術的電子負載裝置及仿真方法的技術已有專利號為200610156635.6的發(fā)明所公開，如圖1和圖2所示，其原理是首先通過兩路模數(shù)轉換單元同時測量電子負載裝置的輸入電壓值和輸入電流值，替換仿真電路單元模型函數(shù)中的第二時間電壓值和第一時間電流值，再演算求出第二時間的輸出電流值驅動帶載對應的電流實現(xiàn)拉載。但是這樣的做法首先需要使用兩路硬件設備模數(shù)轉換器同時分別采集電子負載裝置的輸入電壓值和輸入電流值，存在增加硬件的投入成本問題，另外，更嚴重的問題是模數(shù)轉換器在測量過程中會存在誤差，由于該誤差會隨著時間在輸出上形成累積，導致在長時間后帶載的輸出電流波形和理想的仿真模型有較大差異。因此，上述存在的問題迫切需要我們進行解決。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種電子負載裝置，解決硬件設備多、易產生累積誤差的問題。同時，本發(fā)明還提供一種電子負載裝置的仿真方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目，本發(fā)明提供一種電子負載裝置，用于仿真一電路單元，對一電源裝置進行拉載測試，所述電子負載裝置包括:
功率消耗單元，連接于電源裝置，具有可調的電流帶載功能，對電源裝置進行拉載；電壓量測單元，連接于功率消耗單元和電源裝置之間，于第一時間，測量功率消耗單元對電源裝置拉載輸入的第一時間電壓值；
數(shù)字信號處理器單元，儲存設置有電路單元的阻抗參數(shù)，接收電壓量測單元測量的第一時間電壓值，利用電路單元的數(shù)學模型將第一時間的前一時間輸入電流值經演算得出第一時間電流值，進而依據電路單元的阻抗參數(shù)再演算出第二時間電壓值和第二時間電流值，進而輸出阻抗調變信號至所述功率消耗單元，以輸出調整帶載的電流。
[0007]電子負載裝置還包括數(shù)模轉換單元和模數(shù)轉換單元，模數(shù)轉換單元接收電壓量測單元的模擬信號輸出數(shù)字信號至數(shù)字信號處理單元，數(shù)模轉換單元接收數(shù)字信號處理單元的數(shù)字信號轉換為模擬信號后，通過功率消耗單元調整帶載。
[0008]本發(fā)明還提供一種電子負載裝置的仿真方法，用于仿真一電路單元，對一電源裝置進行拉載測試，所述仿真方法包括以下步驟:
量測所述電子負載裝置輸入的于第一時間的第一時間電壓值；
數(shù)字信號處理器單元依據接收的第一時間電壓值和利用電路單元的數(shù)學模型將第一時間的前一時間輸入電流值演算出第一時間電流值，進而依據電路單元的阻抗參數(shù)演算出輸出的第二時間電壓值和第二時間電流值，其中第二時間連續(xù)于第一時間，第一時間連續(xù)于前一時間；以及調整所述電子負載裝置的阻抗值，使所述電子負載裝置依照所設定的阻抗拉載輸出所述第二時間電流值。
[0009]在量測所述電子負載裝置于所述第一時間的第一時間電壓值的步驟前，還輸入所述電路單元的阻抗參數(shù)，及輸入第一時間的前一時間輸入電流值。
[0010]前一時間輸入電流值為首次規(guī)定為0值或在0值基礎上演算出的電流值；前一時間輸入電流值演算出第一時間電流值、第一時間電壓值演算出第二時間電壓值、第一時間電流值演算出第二時間電流值分別通過模型函數(shù)得出。
[0011]本發(fā)明只對第一時間電壓值進行測量，不對第一時間電流值進行測量，第一時間電流值通過設前一時間點的前一時間電流值為一定值或演算值，利用電路單元數(shù)學模型公式計算得出，因此，不僅可以減少電流計和模數(shù)轉換單元中的一路電流模數(shù)轉換器；還因為代入到公式的第一時間電流值是由數(shù)學模型推導而出，不存在由于電流計和模數(shù)轉換單元的測量轉換誤差而導致的累積誤差問題。
[0012]本發(fā)明的有益效果是節(jié)約硬件設備簡化電路結構，降低了設備成本，消除了累積誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術的電子負載裝置的系統(tǒng)方框示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術的電子負載裝置仿真方法的步驟流程圖；
圖3為本發(fā)明仿真電路單元連接于電源裝置的等效電路圖；
圖4為本發(fā)明的電子負載裝置的系統(tǒng)方框示意圖；
圖5為本發(fā)明的電子負載裝置仿真方法的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0015]實施例如圖3、圖4和圖5所不,本實施例提供一種電子負載裝置,用于仿真一電路單元，對一電源裝置進行拉載測試，所述電子負載裝置包括:功率消耗單元、數(shù)字信號處理單元、模數(shù)轉換單元、數(shù)模轉換單元、設定接口和電壓測量單元。
[0016]功率消耗單元，連接于電源裝置，具有可調的電流帶載功能，對電源裝置進行拉載；
電壓量測單元為電壓計，連接于功率消耗單元和電源裝置之間，于第一時間，測量功率消耗單元對電源裝置拉載輸入的第一時間電壓值；
數(shù)字信號處理器單元，儲存設置有電路單元的阻抗參數(shù)，接收電壓量測單元測量的第一時間電壓值，利用電路單元的數(shù)學模型將第一時間的前一時間設定的輸入電流值演算出第一時間電流值，進而依據電路單元的阻抗參數(shù)再演算出第二時間電壓值和第二時間電流值，以輸出調整帶載的電流。
[0017]模數(shù)轉換單元接收電壓量測單元的模擬信號輸出數(shù)字信號至數(shù)字信號處理單元，數(shù)模轉換單元接收數(shù)字信號處理單元的數(shù)字信號轉換為模擬信號后，通過功率消耗單元對電源裝置拉載。
[0018]本實施例還提供一種電子負載裝置的仿真方法，用于仿真一電路單元，對一電源裝置進行拉載測試，所述仿真方法包括以下步驟:
采用定阻抗模式，仿真模型如圖3所示，可以通過設置Rs、RU、Rs、LsjP CL參數(shù)模擬電容性或電感性的負載。圖3電路單元的傳遞函數(shù)為I (t) = f (V，I, t);
電感上電壓
VLs (n) = Ls * (ILs (n) -1Ls (n-1)) / At(I)
串聯(lián)電阻上電壓
VRs = I * Rs = ILs * Rs(2)
電容上電流
ICL = CL * (Vo (n) - Vo (n-1)) / At(3)
負載電阻上電流
IRLl = Vo(n) / RLl(4)
設 Zl = Ls/ At, Zc = Cl/ At, Zr = 1/RL1 貝[I
Vs (n) = VLs (n) + VRs (n) + Vo (n)
=Zl * ILs (n) - Zl * ILs (n-1) + ILs (n)* Rs + Vo (n)(5)
ILs (n) = ICl (n) + IRLl (n) = Zc * Vo (n) - Zc * Vo (n-1) + Zr * Vo (n) (6)
把公式(5)代入到(6)中
則 ILs (n) = (Zc+Zr) * (Vs (n) - Zl* ILs (n) - Zl * ILs (n-1) + ILs (n) * Rs)-Zc * Vo (n-1)
=(Zc+Zr) * Vs(n) - (Zc+Zr) * (Zl-Rs) * ILs(n) - (Zc + Zr)*ILs(n-1) - Zc * Vo (n-1)
則計算的輸出第一時間電流值1 (n)為
1 (n) = ILs (n) = ((Zc+Zr) * Vs (n) - (Zc + Zr) *ILs (n-1) - Zc * Vo (n-1))/ ((Zc+Zr) * (Zl-Rs)) (7)
上述公式中，Zc，Zr, Zl, Rs為用戶給定的值，設前一時間的ILs (n_l)的電流為0值，帶入公式(7)中，求出對應的第一時間電流值1 (n)，量測所述電子負載裝置輸入的于第一時間的第一時間電壓值，進而依據電路單元的阻抗參數(shù)再演算出對應輸出的第二時間電壓值和第二時間電流值，其中第二時間連續(xù)于第一時間，第一時間連續(xù)于前一時間；調整所述電子負載裝置的阻抗值，使所述電子負載裝置依照所設定的阻抗拉載輸出所述第二時間電流值；
并在連續(xù)的下一時點第二時間時，將1(n)電流值帶入到公式(7)中的ILs (n-1)中，遞歸求出下一次電流1 (n+1)。
[0019]本實施例只對電壓值進行測量，不對電流值進行測量，其中第一時間電流值通過設定前一時間點的前一時間電流值為一固定0值,或者也可以為在0值基礎上演算出的電流值，利用前述數(shù)學模型函數(shù)公式計算得出，因此，減少了模數(shù)轉換單元中的一路電流模數(shù)轉換器和電流計的采用；更因為代入到公式求出的第一時間電流值是設定的O值，的前一時間輸入電流值通過數(shù)學模型推導而出，所以不存在由于模數(shù)轉換單元和電流量測單元而導致的轉換和測量的累積誤差問題。
[0020]本實施例的有益效果是節(jié)約硬件設備簡化電路結構，降低了設備成本，消除了累積誤差，提高了電子負載的拉載精度。
【權利要求】
1.一種電子負載裝置，用于仿真一電路單元，對一電源裝置進行拉載測試，其特征在于所述電子負載裝置包括: 功率消耗單元，連接于電源裝置，具有可調的電流帶載功能，對電源裝置進行拉載； 電壓量測單元，連接于功率消耗單元和電源裝置之間，于第一時間，測量功率消耗單元對電源裝置拉載輸入的第一時間電壓值； 數(shù)字信號處理器單元，儲存設置有電路單元的阻抗參數(shù)，接收電壓量測單元測量的第一時間電壓值，利用電路單元的數(shù)學模型將第一時間的前一時間輸入電流值經演算得出第一時間電流值，進而依據電路單元的阻抗參數(shù)再演算出第二時間電壓值和第二時間電流值，進而輸出阻抗調變信號至所述功率消耗單元，以輸出調整帶載的電流。
2.根據權利要求1所述的一種電子負載裝置，其特征在于:電子負載裝置還包括數(shù)模轉換單元和模數(shù)轉換單元，模數(shù)轉換單元接收電壓量測單元的模擬信號輸出數(shù)字信號至數(shù)字信號處理單元，數(shù)模轉換單元接收數(shù)字信號處理單元的數(shù)字信號轉換為模擬信號后，通過功率消耗單元調整帶載。
3.根據權利要求1所述的一種電子負載裝置，其特征在于:電壓量測單元為電壓計。
4.一種電子負載裝置的仿真方法，用于仿真一電路單元，對一電源裝置進行拉載測試，其特征在于所述仿真方法包括以下步驟: 量測所述電子負載裝置輸入的于第一時間的第一時間電壓值； 數(shù)字信號處理器單元依據接收的第一時間電壓值和利用電路單元的數(shù)學模型將第一時間的前一時間輸入電流值演算出第一時間電流值，進而依據電路單元的阻抗參數(shù)演算出輸出的第二時間電壓值和第二時間電流值，其中第二時間連續(xù)于第一時間，第一時間連續(xù)于前一時間；以及調整所述電子負載裝置的阻抗值，使所述電子負載裝置依照所設定的阻抗拉載輸出所述第二時間電流值。
5.根據權利要求4所述的仿真方法，其特征在于:在量測所述電子負載裝置于所述第一時間的第一時間電壓值的步驟前，還輸入所述電路單元的阻抗參數(shù)，及輸入第一時間的前一時間輸入電流值。
6.根據權利要求4或5所述的仿真方法，其特征在于:前一時間輸入電流值為首次規(guī)定為O值或在O值基礎上演算出的電流值；前一時間輸入電流值演算出第一時間電流值、第一時間電壓值演算出第二時間電壓值、第一時間電流值演算出第二時間電流值分別通過模型函數(shù)得出。
【文檔編號】G01R1/20GK103698562SQ201310730603
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權日:2013年12月26日
【發(fā)明者】馬海波 申請人:艾德克斯電子（南京）有限公司