能量回饋型電子負載的原理介紹(文件)
【正文】 關(guān)鍵部分。電壓控制環(huán)恒壓控制環(huán)是系統(tǒng)的負載量調(diào)節(jié)部分，通過調(diào)節(jié)負載電流的大小，來恒定直流側(cè)的電壓，直流電壓的恒定也表示了在高壓直流側(cè)流入的功率和流出的電功率相等，相當(dāng)于通過調(diào)節(jié)負載電流間接地調(diào)節(jié)了開關(guān)電源輸出電流的大小。通過對輸出交流電流的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)高壓側(cè)直流電壓的恒壓控制，并使PWM整流器功率因數(shù)保持為1實現(xiàn)能量回饋[8]。在文獻[9]中DC/DC采用的全橋軟開關(guān)變換電路通過在壓器副邊并聯(lián)儲能電容C的方法來實現(xiàn)原電流的復(fù)位，即ZCS，在功率管兩端并聯(lián)諧振容實現(xiàn)原邊電壓為零，即 ZVS，據(jù)試驗表明性能較好。雖然電流控制型PWM輸出電壓紋波較大，但是電子負載中的直流母線電壓可以由后級PWM整流電路控制，可以維持在一個恒定值。電壓控制型PWM把反饋電壓值和進行給定電壓值比較，根據(jù)誤差值來增大或者減小占空比，使輸出電壓和給定電壓一致。 (3) (4) DC/DC直流變換環(huán)節(jié)直直變換器（DC/DC）部分需要將低壓輸入直流升壓為650V左右的高壓直流以使得產(chǎn)生足夠的高壓，提供給脈沖整流器的直流側(cè)以供逆變之用，并實現(xiàn)負載特性模擬[6]。其中DC/DC部分要完成將低壓電能變?yōu)榭晒┠孀兤飨嚯娋W(wǎng)輸入能量的高壓，這部分輸入端低壓大電流，輸出高壓小電流，輸入設(shè)計難度較大。3 能量回饋型直流電子負載圖6給出了能量回饋型直流電子負載的一般系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本文中所有的PWM整流器均采用這種控制方法，下面主要分析滯環(huán)電流控制的原理。PI電流控制方法將反饋電流與給定信號相比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出與載頻三角波比較產(chǎn)生PWM開關(guān)信號諧波成分遠比三角波頻率低。圖4 半橋單元拓撲及電壓矢量圖 Halfbridge unit configuration and voltage vectorgraph滯環(huán)電流控制的突出特點之一是控制簡單，用模擬器件很容易實現(xiàn)。這種控制方法存在幾個方面的缺陷，一是對PWM電壓向量的幅度與相位以兩個閉環(huán)分別控制，加之通常出于系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，兩個閉環(huán)的響應(yīng)速度差別較大，幅度與相位瞬態(tài)響應(yīng)速度不同步，難以保證系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性；二是從穩(wěn)態(tài)相量關(guān)系出發(fā)進行電流控制，其前提條件是交流電壓源不發(fā)生畸變，而實際上由于電網(wǎng)內(nèi)阻抗的存在，負載的變化及各種非線性負載等擾動尤其是在瞬態(tài)過程中，電源波形的畸變會直接影響著系統(tǒng)控制的效果；三是在用于有源無功補償?shù)那闆r下，由于脈沖整流器交流側(cè)電流源非正弦，相量關(guān)系及SPWM將不再適用。對于電子負載能量回饋環(huán)節(jié)來說，三相電壓型脈沖整流器應(yīng)工作在有源逆變的狀態(tài)，以保證不對電網(wǎng)造成污染，而對交流電子負載的負載特性模擬環(huán)節(jié)，相電壓型脈沖整流器應(yīng)工作在有整流狀態(tài)，輸入電壓為正弦波[5]。若以正弦脈寬調(diào)制規(guī)律控制開關(guān)SS2，可在A點得到基波為正弦波的脈寬調(diào)制波Us，其基波幅值： (1)a為調(diào)制比，相位和頻率都可以控制。目前，應(yīng)用最為廣泛的是電壓型橋式變流器，三相電壓型PWM整流器即是其中的一種，交流電子負載的負載特性模擬單元與能量回饋單元，直流電子負載的逆變部分都采用這種整流器。只要選擇合適的控制系統(tǒng)參數(shù)，可維持母線電壓恒定的同時能量自動選取流動方向做到了能量平衡，網(wǎng)側(cè)電流可為與電網(wǎng)同相或反相的正弦波形且THD很小[2]。 能量回饋功能的實現(xiàn)圖3給出了能量回饋系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖。前級PWM整流的主要目的是模擬阻感負載特性，并把能量從被測電源傳遞給能量回饋單元。AC/DC整流單元與DC/AC逆變單元均采用電壓型PWM整流器，前級整流單元控制被測電源的輸出電流iu，模擬被測電源需要的負載特性；后級整流單元控制直流側(cè)電壓Vdc和并網(wǎng)電流ir。該電子負載未將試驗功率轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽虼瞬槐厥褂皿w積龐大的電阻箱及冷卻設(shè)備，節(jié)約了安裝空間。電子負載具有調(diào)節(jié)方便、通用性強、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是電源試驗測試用負載的發(fā)展方向。能量回饋型電子負載的原理介紹\Study on the Theory of Energy Recycling Electronic LoadDANG Sanle
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