测试负载电压动态分配方法及系统与流程

本发明涉及电力电子测试设备，具体涉及一种测试负载电压动态分配方法及系统。

背景技术：

1、目前主流测试负载分为传统线性电子负载和可回馈直流电源（可回馈电子负载）两类，前者性能优异但能耗高，能满足电压纹波、电流纹波高要求测试场景，但体积庞大，无论在小功率还是兆瓦级大功率测试场景中均存在明显短板；后者能耗较低但因其是开关电源，馈能模式下电压纹波与电流纹波偏大，导致性能不足，无法满足高精度测试需求。而现有测试方案对能耗与性能的平衡缺乏灵活的自适应机制：部分方案固定采用纯线性电子负载，导致100%能耗消耗在负载电阻上；部分方案固定采用可回馈直流电源，但牺牲了负载的线性度和测试精度。

2、为兼顾两者优势，现有技术中已出现线性电子负载与可回馈电源混合的结构方案，如两者串联或并联的形式。比如有文献中提出采用混合型电路结构将线性负载电路与回馈式负载电路进行串联控制，引入了回馈型负载电路输出电压的调节系数a，协调控制器可以根据测试模式设定合适的调节系数a，并将设定的调节系数a和采集的被测电源输出电压输入后级控制电路，以对回馈型负载电路的输出电压进行调节；但该方案中调节系数a直接在0.75~0.9范围内调节，这种突变回引起瞬态冲击，且也并未给出抑制措施，再者该方案中的调节系数a并不支持切换至纯回馈或纯耗能模式，实际使用具有一定的局限性。

3、而且现有技术中，当测试场景发生变化（如从老化测试切换至性能测试）时，往往需要人工重新配置整套参数，操作繁琐且无法实现无缝过渡。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何实现对负载的自适应能量管理，保证工作效率。

2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

3、提出了一种测试负载电压动态分配方法，测试负载为由至少一个线性电子负载和至少一个可回馈直流电源串联构成的混合负载，所述方法包括：

4、获取基础电压分配策略，所述基础电压分配策略包括目标总电压和电压分配系数，0；

5、基于目标总电压和电压分配系数，确定可回馈直流电源的第一基础电压为；

6、基于目标总电压和第一基础电压，计算线性电子负载的第二基础电压为；

7、对第二基础电压进行限幅校验以使第二基础电压满足限幅边界约束，并基于限幅后的第二基础电压反向更新第一基础电压。

8、进一步地，所述对第二基础电压进行限幅校验以使第二基础电压满足限幅边界约束，并基于限幅后的第二基础电压反向更新第一基础电压，包括：

9、对第二基础电压进行限幅校验，判断第二基础电压是否满足，其中，为线性电子负载维持线性导通的最小压降阈值，为线性电子负载最佳线性区上限阈值；

10、若是，则保持第一基础电压和第二基础电压不变；

11、若否，则在满足时，修正第二基础电压为，并更新第一基础电压为；在满足时，修正第二基础电压为，并更新第一基础电压为。

12、进一步地，所述方法还包括：

13、以固定周期启动效率寻优进程，实时获取可回馈直流电源的回馈功率和被测件输出的总功率，并计算综合回馈效率；

14、当综合回馈效率低于预设的效率期望阈值时，以步进量δkopt逐步增大所述电压分配系数，并实时监测第二基础电压是否仍处于线性电子负载最佳线性区上限阈值与线性电子负载维持线性导通的最小压降阈值所界定的安全区间内；

15、若是，则继续增大所述电压分配系数并更新对应的第一基础电压；

16、若否，则停止增大所述电压分配系数并记录当前最优分配系数。

17、进一步地，所述测试负载包括多台可回馈直流电源并联形成的回馈支路和多台线性电子负载并联形成的耗能支路，回馈支路和耗能支路串联后形成的测试主回路接入被测件的正负极之间；

18、相应地，基于基础电压分配策略对回馈支路和耗能支路进行电压分配，确定回馈支路的第一基础电压和耗能支路的第二基础电压。

19、进一步地，所述耗能支路中并联直流接触器km1，所述回馈支路中并联直流接触器km2，所述方法还包括：

20、控制km1闭合且km2断开以旁路耗能支路进入极限节能模式，将电压分配系数调整为，则第一基础电压为；

21、控制km2闭合且km1断开以旁路回馈支路进入纯线性模式，将电压分配系数调整为，则第二基础电压为；

22、控制km1和km2均断开，将电压分配系数在范围内进行调整，以适用老化测试场景或性能测试场景。

23、进一步地，所述控制km1和km2均断开，将电压分配系数在范围内进行调整，以适用老化测试场景或性能测试场景，包括：

24、控制km1和km2均断开，将电压分配系数调整为，以适用老化测试场景；

25、控制km1和km2均断开，将电压分配系数调整为，以适用性能测试场景。

26、进一步地，所述方法还包括：

27、在查询获取线性电子负载的超温故障标志位且未达到硬件急停条件时，将电压分配系数按照步进量逐步增大以将耗能功率向可回馈直流电源侧转移直至线性电子负载的温度回落至预警阈值；

28、在查询获取线性电子负载的故障标志位且达到硬件急停条件时，在超过响应时间后向两端设备同时写入急停指令，以断开测试主回路，所述故障标志位包括过压故障标志位、过流故障标志位或超温故障标志位。

29、进一步地，所述耗能支路中并联直流接触器km1，所述回馈支路中并联直流接触器km2，所述方法还包括：

30、在查询获取线性电子负载的故障标志位且达到硬件急停条件时，向km1、km2分别发出分闸指令，隔离故障。

31、此外，本发明还提出了一种测试负载电压动态分配系统，测试负载为由至少一个线性电子负载和至少一个可回馈直流电源串联构成的混合负载，测试负载接入被测件的正负极之间，利用控制器对测试负载进行控制，所述控制器包括：

32、电压分配策略获取模块，用于获取基础电压分配策略，所述基础电压分配策略包括目标总电压和电压分配系数，0；

33、电压分配模块，用于基于目标总电压和电压分配系数，确定可回馈直流电源的第一基础电压为；以及基于目标总电压和第一基础电压，计算线性电子负载的第二基础电压为；

34、限幅校验模块，用于对第二基础电压进行限幅校验以使第二基础电压满足限幅边界约束，并基于限幅后的第二基础电压反向更新第一基础电压。

35、进一步地，所述限幅校验模块，包括：

36、校验单元，用于对第二基础电压进行限幅校验，判断第二基础电压是否满足，其中，为线性电子负载维持线性导通的最小压降阈值，为线性电子负载最佳线性区上限阈值；

37、电压修复单元，用于在校验单元判断第二基础电压满足时保持第一基础电压和第二基础电压不变；

38、以及用于在校验单元判断第二基础电压满足时，修正第二基础电压为，并更新第一基础电压为；在判断第二基础电压满足时，修正第二基础电压为，并更新第一基础电压为。

39、进一步地，所述测试负载包括多台可回馈直流电源并联形成的回馈支路和多台线性电子负载并联形成的耗能支路，回馈支路和耗能支路串联后形成的测试主回路接入被测件的正负极之间；

40、相应地，基于基础电压分配策略对回馈支路和耗能支路进行电压分配，确定回馈支路的第一基础电压和耗能支路的第二基础电压。

41、进一步地，所述耗能支路中并联直流接触器km1，所述回馈支路中并联直流接触器km2，所述控制器还包括模式切换模块，具体用于：

42、控制km1闭合且km2断开以旁路耗能支路进入极限节能模式，将电压分配系数调整为，则第一基础电压为；

43、控制km2闭合且km1断开以旁路回馈支路进入纯线性模式，将电压分配系数调整为，则第二基础电压为；

44、控制km1和km2均断开，将电压分配系数在范围内进行调整，以适用老化测试场景或性能测试场景。

45、进一步地，所述控制器还包括：

46、动态热降额模块，用于在查询获取线性电子负载的超温故障标志位且未达到硬件急停条件时，将电压分配系数按照步进量逐步增大以将耗能功率向可回馈直流电源侧转移直至线性电子负载的温度回落至预警阈值；

47、硬故障联锁停机保护模块，用于在查询获取线性电子负载的故障标志位且达到硬件急停条件时，在响应时间内向两端负载同时写入急停指令，以断开测试主回路，所述故障标志位包括过压故障标志位、过流故障标志位或超温故障标志位。

48、本发明的优点在于：

49、（1）本发明通过根据基础电压分配策略对可回馈直流电源和线性电子负载进行合理的电压分配，使得测试过程中大部分能量通过可回馈直流电源馈能至电网，少部分能量被线性电子负载消耗，既保证测试性能接近传统线性电子负载，又实现大幅降低能耗的节能效果；并在对可回馈直流电源和线性电子负载进行基础电压分配后，通过对分配的基础电压进行电压边界安全限幅，确保线性电子负载始终工作在线性区，并反向更新为可回馈直流电源分配的基础电压，以保证两种负载均在最合理的功率，从而保证工作效率。

50、（2）本发明可根据不同的测试场景自动解算两支路的基础电压分配比例，实现智能化的自适应能量管理，在测试场景发生变化时可实现无缝过渡。

51、（3）本发明在查询到线性电子负载温度超过预警阈值且未达到硬件急停条件时，通过将电压分配系数按照步进量逐步增大，动态提高可回馈直流电源的基础电压，迫使线性电子负载压降降低，将耗能功率向可回馈直流电源侧转移直至线性电子负载的温度回落至预警阈值以下，从而实现不停机的热平衡保护，避免了因热过载但熵未达到硬件急停条件时导致的测试中断，大幅提升了测试效率和设备利用率；另一方面，在线性电子负载故障达到硬件急停条件并超过响应时间后内向两端设备同时写入急停指令，断开主回路，切断能量传递路径，保护设备及人员安全；本发明结合硬故障联锁停机保护功能与动态热降额机制形成双重保护机制，确保测试过程的安全可靠。

52、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。