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电子负载系统结构图,采用具有中间直流环节的ACDCAC双级变换结构,分开控制电子负载的输入电流iu、输出电流ir,并且能使输入和输出工作在不同的频率满足某些特殊电源测试需要。ACDC整流单元与DCAC逆变单元均采用电压型PWM整流器,前级整流单元控制被测电源的输出电流iu,模拟被测电源需要的负载特性;后级整流单元控制直流侧电压Vdc和并网电流ir。控制上前后级是解耦的,可以分开进行分析和设计2。
fiuVSir被测电源
Vu
AC
VrLr
DCAC
Vi
整流单元
CVdcDC
逆变单元
图1交流电子负载系统Fig1ACelectro
icloadsystem
前级整流器的功率因数在1至1间可调,后级逆变器功率因数一般为1,被测电源输出的电能(除去开关损耗)经逆变回馈电网。21负载特性模拟功能的实现图2给出了负载特性模拟控制系统图,其中Pref、Vu和iu分别指模拟负载的功率、被测电源输出电压和被测电源输出电流,iuref和iuf分别指被测电源输出电流控制目标值和被测电源输出电流反馈值。前级PWM整流的主要目的是模拟阻感负载特性,并把能量从被测电源传递给能量回馈单元。对于前级整流单元而言,后级整流单元相当于直流电压源,只有一个控制量iu,对iu进行闭环控制。电子负载作为被测电源的负载,要能模拟RL负载特性,因而图中移相电路是必需的3。Pref经过移相后与Vu通过乘法器产生模拟负载输入电流(即被测电源输出电流)控制目标值iuref,iuref再与反馈电流iuf比较生成电流误差值,误差值经过电流调节器和PWM发生器形成相应的PWM脉冲使开关管开通或关断,达到iu对iuref快速跟踪,这样就实现了负载特性的模拟功能。
VuPref移相电路乘法iuref器
电流调节器PWM发生及驱动电路
主要目标。如控制系统框图所示,Vref为直流母线给定电压,Vdc为直流母线电压,ir为并网电流,Vs为与电网电压同相的单位正弦信号。根据对直流母线电压误差的比例积分调节,控制系统自动选取能量流动方向,PI调节器的输出与Vs相乘生成的正弦信号作为并网电流的控制目标值,电流目标值与反馈值的电流误差经过电流调节器调节后生成信号波与载波比较产生驱动信号。只要选择合适的控制系统参数,可维持母线电压恒定的同时能量自动选取流动方向做到了能量平衡,网侧电流可为与电网同相或反相的正弦波形且THD很小2。反馈电流和电压通过高频噪声滤波和凹槽滤波器可以进一步减少谐波含量4,改善电子负载的性能。
VsVref

PI调节器
乘法irref器
电流调节器
PWM发生及驱动电路
功率ir
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