Нагрузочный стенд для тестирования генераторов, аккумуляторов и блоков питания

Нагрузочный стенд для тестирования генераторов, аккумуляторов и блоков питания

Возникла необходимость протестировать гибридную силовую установку, решил сделать стенд.



12.05.2015
Для тестирования мне необходима управляемая нагрузка мощностью около 1000W.
Первоначально я проверял работоспособность генератора резистором из нихромовой проволоки, но такая нагрузка не подходит для настройки системы управления и анализа характеристик силовой установки. У резистора сильно меняется сопротивление от температуры, в результате ток через нагрузку не постоянный, к тому же затруднительно сделать изменяемую нагрузку.
Поэтому в качестве нагрузки использую стабилизатор тока.

За основу была взята статья Методика тестирования блоков питания Олега Артамонова.

Идея состоит в том чтобы использовать MOSFET транзистор в качестве управляемого резистора.

Но у транзисторов тоже есть зависимость характеристик от температуры, поэтому используется обратная связь по току, чтобы компенсировать тепловые изменения.

Большое спасибо Олегу, он предоставил мне несколько готовых различных нагрузочных модулей от своего стенда.
Вот одна из версий его модулей на трех транзисторах

Это немного проще вариант на двух транзисторах

У Олега нагрузочные модули крепились напрямую на алюминиевые радиаторы.

Необходимая мощность достигалась параллельным включением модулей.

Однако для достижения необходимой мне мощности потребовалось бы 4-5 модулей, что связано не с мощностью транзисторов, а с ограничением теплового сопротивления кристалл/радиатор.

Я использовал более теплопроводные медные радиаторы с тепловыми трубками.

Помимо этого удвоил количество транзисторов на трех транзисторном модуле.

Это должно позволить рассеивать необходимую мощность с использованием всего одной платы.

Радиаторы предназначены для компьютерных процессоров, тепловые трубки не позволили сделать крепежные отверстия, пришлось сделать своеобразный бутерброд.

Все комплектующие решил смонтировать в готовый корпус.

Система управления построена на готовой плате с микроконтроллером - Arduino UNO.

К микроконтроллеру подключен внешний ЦАП для установки тока нагрузки и АЦП для контроля тока и напряжения. Для работы в автономном режиме (без компьютера) используется клавиатура и LCD RGB дисплей разрешения 320х240 диагональю 2,4", а также модуль FRAM 

памяти на 256кбит для хранения результатов тестирования.

Все компоненты соединены между собой шиной I2C.

Дополнительно к микроконтроллеру будет подключен датчик оборотов  генератора.

И выход на управление мотором (электромотор или ДВС), который вращает генератор.

Фото используемых компонентов

Лицевая панель будет полностью состоять из вентиляторов диаметром 80мм

Внешние ЦАП и АЦП 

Три мотора, которые будут использоваться в качестве генераторов и трехфазный выпрямитель на диодах Шоттки.

Первоначально для калибровки системы мотор и генератор в установке будут одного типа, чтобы снять базовую характеристику...

28.07.2015 Сделал синхронный трехфазный выпрямитель.

Этот тип выпрямителя должен существенно уменьшить потери в выпрямлении тока с низковольтного трехфазного генератора.
В этом выпрямителе вместо диодов применяются MOSFET транзисторы.