摘要：介绍了电子负载的原理、主电路结构和基本控制方法。设计了能量回馈型电子负载的主电路，分析了其工作原理及控制方法，给出了仿真及实验结果。 .. vC8开关114

　　1 引言 .:. vC8开关114

　　随着电力电子技术的发展，各种电力电子装置应运而生，并且得到了广泛的应用。如电力有源滤波器、静态无功补偿器、不间断电源、交流稳压电源、通信电源、蓄电池等。这些产品在出厂时都要进行多种特性测试试验，如可靠性试验(老化放电试验)、输出特性试验等，以考验其技术指标和性能。传统的测试方法是采用电阻箱、滑线变阻器等负载能耗放电的方法进行。使用这些负载时，一方面使输入这些实验设备的能量全部消耗掉，造成很大能源浪费;另一方面传统负载无法模拟各种需要的负载情况，如恒流负载、非线性负载等，因而无法对试验电源进行全面的测试。基于节约能源和提高试验自动化的要求，需要一种新的试验负载装置。电子负载是基于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术设计实现的一种电力电子装置;可以模拟各种负载特性，具有使用灵活和节约能源等优点;有广阔的工程实用价值和市场前景。 .:. vC8开关114

　　本文中电子负载的被测试对象可以是交流电源也可以是直流电源;并且对于交流电源，其频率可以不同于电网的频率。本文中将对电子负载的主电路拓扑结构、工作原理及控制策略进行简要介绍。

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　　2 主电路拓扑 .:. vC8开关114

　　图1-1为电子负载示意图，电子负载的输入为被测试电源，输出与电网连接。　

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　　电子负载主电路拓扑结构如图1-2所示。采用具有中间直流环节的AC/DC/AC两级变换电路构成电子负载主电路，主要是为了能够分开控制电子负载的输入、输出电流，以及使输入、输出电压工作于不同频率。　　 .:. vC8开关114

　　其中：us1为被测试电源电压，is1为PWM整流环节交流侧电流，us2为交流电网电压，is2为PWM逆变环节交流侧电流。V1-V4构成PWM整流电路，L1是其滤波电感;V5-V8构成PWM逆变电路，L2是其滤波电感;Cd为直流滤波电容。其中，前级的输入PWM整流环节实现模拟任意负载的功能，后级的输出PWM逆变环节实现网侧单位功率因数能量回馈电网的功能。 .:. vC8开关114

　　3 工作原理 .. vC8开关114

　　3.1电子负载原理 .:. vC8开关114

　　图1-2中虚线框所示为电压型PWM整流器主电路拓扑。PWM整流器交流侧的等值电路如图1-3(a)所示，图中， 为整流器输出的基波电压相量， 为被测电源电压相量。对于其等值电路，只考虑基波分量，忽略PWM谐波分量和交流侧电阻，图1-3(b)是相应的相量图。　 .:. vC8开关114

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　　图1-3 PWM整流器等值电路及相量图 .. vC8开关114

　　由图1-3(b)可知，对于任意电流，由于 ，当以 为参考时，PWM整流器交流电压相量 端点运动轨迹构成了一个以为半径的圆， 也就随着交流电压 的变化而变化，运动轨迹是圆的外切线。可见，调节的幅值和相位就可以调节电感电压的幅值和相位，从而调节电感电流 ;因此通过控制交流电压即可控制电压 与电流 满足任意幅值和相角关系，亦即模拟任意的线性负载。 .:. vC8开关114

　　对任意(包括非线性)负载形式，根据所需的负载形式可以确定其端电压us1*和端电流is1*的数学模型fz(us1*,is1*)=0。当被测对象是电压源(或电流源)时，us1(或is1)可以实时测得，据上式可以实时解得is1*(或us1*)，只要控制PWM整流器使其输入电流is1(或电压us1)跟踪is1*(或us1*)就可以模拟既定负载。 .:. vC8开关114

　　综上可知，利用电压型PWM整流器的主电路拓扑结构并设计一种有效的is1*(或us1*)求解和实现算法，就完全可以实现电流is1对电压us1(或电压us1对电流is1)呈现任意形式，即可达到模拟任意负载的目的。 共3页 1 2 3 下一页

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