Matlab新型交流电子负载的分析与设计(2)
参考文献39
1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
在社会生产许多领域都需要负载测试，一些电源如交流稳压电源，UPS，电机驱动等检验时都需要带负载测试[3]。传统负载测试（如摘要所说负载放电测试和能耗型交流电子负载测试）的部分性能已经不能满足人们的需要。使用大电阻、电容、电感组合的传统测试，负载设定复杂且不能连续调节，调节精度不够好，持续的大电流工作易使得电阻等原件快速老化，发电机的功率消耗电阻上产生了热量，也损失了能源。因此，一种可以灵活调节负载并节约能源的绿色装置越来越被人们所期待，能量回馈型交流电子负载应运而生【4】。
能量回馈型交流电子负载比传统的电阻性负载具有更多的优点，它可以把设备输出的大部分能量回馈到电网中，节约了能源减少了热量的产生，也不需要较多冷却装置，减少了空间和重量，其次，交流电子负载能够持续不间断高精度的负载调节，性能更为卓越，这是传统固定电阻所不能达到的[5]。
在目前全球能源供应紧缺，国家提倡可持续发展背景下，高效节能型能量回馈型交流电子负载的研究有广阔的市场及广泛的应用前景[6]。
1.2 交流电子负载的研究现状
2 交流电子负载的拓扑结构与工作原理
本章研究对象为采用双电压型三相VSR的能量回馈型交流电子负载，主要分析它电路拓扑结构和负载模拟及能量回馈实现原理。
2.1能量回馈型交流电子负载的工作原理
能量回馈型交流电子负载中，模拟器模拟所需负载的大小性质，能量回馈单元作用是通过逆变桥的控制，达到能量回馈到电网的目的【12】。
图2.1 交流电子负载结构
2.2主电路拓扑结构
电子负载输入侧就是发电机输出侧，电子负载输出侧从并网逆变器连接到电网，能量可以通过并网逆变器回馈到电网中，在能量转换中，电子负载作用就相当于一个变换器装置【13】。电子负载需要对减少谐波影响，所以本课题研究的交流电子负载电路拓扑结构是有储能电容环节的交直交变换器，它的滤波效果较好。
图2.2 系统电路拓扑结构
根据结构，负载模拟器包括吹冰个晶闸管组成的ＰＷＭ 整流桥，电感L、电阻R分别是滤波电感和交流测的电阻；并网逆变器则由吹冰个晶闸管组成三相ＰＷＭ 逆变桥，电感L、电阻R分别是滤波电感和交流测的电阻；电容Ｃ是交直交变换器中间电能存储元件[14]。
从主系统电路拓扑图中能够知道，要使电子负载达到理想的工作方式，需要控制7个变量，它们分别为3个输入电流；1个中间直流电压；3个输出电流。其中电子负载模拟的负载情况取决于输入电流的大小及相位；输出电流频率与相位须与电网一致，不能对电网造成污染，且根据能量回馈型交流电子负载的要求，输入有功的大小应与回馈电能一致，使得电子负载实现能量回馈的功能，达到节约能源的目的【15】。
2.3 三相电压型PWM整流器
通过系统电路拓扑图可以看出，主要功能实现在于负载模拟器和并网逆变器控制，而它们结构都是由三相电压型VSR构成，所以这里分析下三相电压型VSR。
在负载模拟中，三相VSR从电网吸收电能，整流器运行整流工作状态；而并网逆变器中，三相电压型PWM整流器向电网提供能量时，运行在逆变状态【16】。