[发明专利]大功率电路连接电阻故障动态模拟系统及方法、应用

说明书

本发明提供了一种大功率电路连接电阻故障动态模拟系统及方法、应用，包括大功率电阻、继电器、双向大功率电子开关、电压采样电路、全波整流电路、目标电流转化电路、电流传感器、电流采样电路、PWM控制电路、逻辑运算电路、继电器驱动电路、运算控制模块。本发明不仅实现了大功率电路从连接完好到连接完全失效的全范围连接电阻故障模拟，而且实现了大功率电路中稳态、准稳态、缓变和瞬变等各种形式的连接电阻故障的动态模拟，还具有响应快、可靠、免维护、高精度的特点，亦可用于超大功率数字电位器、恒阻电子负载等。

技术领域

本发明涉及一种故障模拟技术，具体地，涉及一种大功率电路连接电阻故障动态模拟系统及方法、应用。

背景技术

大功率电路如果出现连接电阻故障，不仅将引起巨大的电能损耗，还将引起火灾，这是目前大功率电路的主要故障表现，急需有效解决。

大功率电路的连接电阻的表现特征主要有：1)变化范围大，连接完好时为毫欧甚至更小，断开时为无穷大；2)形式多样，如，在静置设备中为稳态、准稳态、缓变，在电动汽车等运动设备中还表现为瞬变。目前，已有基于触点位置控制的连接电阻故障模拟电路，但：由于受控制执行机构响应速度的限制而无法模拟瞬变形式的连接电阻故障；由于执行机构的位置控制精度问题，而难于保证连接电阻故障模拟的精度；由于无法控制触点的压紧力，而难于模拟毫欧级的连接电阻故障；而且触点易于拉弧烧蚀，无法满足长期模拟的需求或使用成本高。还有基于大功率滑动变阻器的模拟电路，但：由于其滑动触头接触电阻无法测量且在使用中由于磨损存在不确定性，因此无法准确模拟小阻值的连接电阻；在模拟瞬变连接电阻时，滑动触头极易烧蚀，同样无法满足长期模拟的需求或使用成本高。由于大功率电路中毫欧级的连接电阻故障足以引起火灾，而作为故障模拟的测试设备，模拟电路必须满足长期使用要求和高精度的要求。因此，现有技术还不能满足对电流达数十上百安培的大功率电路连接电阻故障模拟的需求。

另外，数字电位器已大量应用于各种电路中，但现有的数字电位器大都电流太小(安培级)而且为有级调节，因此，对电流达数十上百安培的大功率电路亦缺乏大功率数字电位器。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大功率电路连接电阻故障动态模拟系统及方法、应用，其不仅能实现大功率电路从连接完好到连接完全失效的全范围连接电阻故障模拟，而且能模拟大功率电路中稳态、准稳态、缓变和瞬变等各种形式的连接电阻故障，还具有可靠、免维护、高精度的特点，亦可用于超大功率数字电位器、恒阻电子负载等。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种大功率电路连接电阻故障动态模拟系统，其特征在于，包括大功率电阻、继电器、双向大功率电子开关、电压采样电路、全波整流电路、目标电流转化电路、电流传感器、电流采样电路、PWM控制电路、逻辑运算电路、继电器驱动电路、运算控制模块；其中：大功率电阻与继电器和双向大功率电子开关相并联连接后形成连接电阻动态模拟执行器电路模块并串联连接到大功率电路中；电压采样电路用于对连接电阻动态模拟执行器电路模块两端间的电压进行采样，其输出电信号经全波整流电路后输入到目标电流转化电路；目标电流转化电路用于为实现需模拟的连接电阻值而应通过双向大功率电子开关的目标电流值所对应的电流采样电路应输出的目标电压信号，其还与运算控制模块相连接，其输出电信号输入到PWM控制电路；电流采样电路与电流传感器相连接，用于对通过双向大功率电子开关的电流进行采样；电流采样电路的输出电信号也输入到PWM控制电路；PWM控制电路的输出电信号经逻辑运算电路后连接到双向大功率电子开关；逻辑运算电路还与运算控制模块相连接；运算控制模块还通过继电器驱动电路控制继电器的通断。

优选地，所述双向大功率电子开关为由两个内部均集成有续流二极管的大功率IGBT模块或智能功率IPM模块采用共发射极反向串联连接或共集电极反向串联连接的大功率电路，还包括对每个IGBT或IPM的保护电路。