[实用新型]一种能耗型交流电子负载

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子设备领域，具体涉及一种能耗型交流电子负载。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电力电子电源大量应用，并且对电力电子电源的测试提出了更高及更精确的要求。传统的电源测试一般采用固定的阻感性负载，其功率因数及输出电流一般不能做到任意设置，无法适应电源的精确测试。

现有的电子负载大多数采用并网能量回馈型结构，该方式的优点是能够节约能源，但是在一些偏远地带或者特殊场合，由于没有电网或者电网不允许能量回馈，该型电子负载无法使用。

能耗型交流电子负载一般采用背靠背型电力电子变换器，连接被测电源侧的变换器一般需要采用直流母线电压外环和交流滤波电感电流内环的双环控制方式进行被测电源输出电流跟踪控制，该控制方式的控制器设计复杂且系统不容易稳定。还有部分类型电子负载采用的是通过控制多个并联的功率器件(如晶体管或者MOSFET)工作在线性放大区的功耗来消耗能量，该类型电子虽然能够做成能耗型负载，但是由其单个功率器件的耗能有限，且需要比较复杂且繁多的驱动电路，不容易做成大功率的电子负载且系统复杂成本较高，另外该类型的电子负载还有致命的缺陷是只能调节负载电流的大小，而无法调节负载电流的功率因数。

如何以低成本设计一种结构简单、系统稳定、大功率的能耗型交流电子负载来实现负载电流大小及功率因数的精确模拟和控制是目前要解决的一个问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种能耗型交流电子负载，通过采用逆变桥、直流侧电容、斩波模块和能耗电阻等组件设计了一种结构简单、系统稳定的大功率能耗型交流电子负载，实现了被测电源电流及功率因数的任意可调。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种能耗型交流电子负载，包括交流接触器、交流输入滤波电感、逆变桥、直流侧电容、斩波模块、能耗电阻、检测模块和控制模块；

交流接触器的第一端用作与被测电源一极连接的接口，交流接触器的第二端与交流输入滤波电感的第一端连接，交流输入滤波电感的第二端与逆变桥的第一端连接，逆变桥的第二端用作与被测电源另一极连接的接口；

逆变桥通过逆变桥第三端和第四端与直流侧电容并联，斩波模块和能耗电阻串联后与直流侧电容并联；

检测模块第一端用作与被测电源连接的接口，用于检测被测电源的电压；检测模块第二端与交流输入滤波电感连接用于检测交流输入滤波电感的电压；检测模块第三端与直流侧电容连接用于检测直流侧电容的电压；检测模块第四端与控制模块第一端连接用于传送检测到的被测电源的电压，检测模块第五端与控制模块第二端连接用于传送检测到的交流输入滤波电感的电流，检测模块第六端与控制模块第三端连接用于传送检测到的直流侧电容的电压；

控制模块第一端与检测模块第四端连接，用于接收检测到的被测电源的电压；控制模块第二端与检测模块第五端连接，用于接收检测到的交流输入滤波电感的电流；控制模块第三端与检测模块第六端连接，用于接收检测到的直流侧电容的电压；控制模块第四端与逆变桥连接，用于控制逆变桥的导通与关断；控制模块第五端与斩波模块连接，用于控制斩波模块的导通与关断。

基于上述结构，控制模块根据接收到的被测电源的电压和交流输入滤波电感的电流以及设定的电流特性曲线生成控制指令，控制逆变桥的导通与关断，实现了负载电流大小和功率因数的精确模拟和控制；控制模块根据接收到的直流侧电容的电压以及设定的直流侧电容的电压最大值和最小值生成控制指令，控制斩波模块的导通与关断，使能耗电阻与直流侧电容保持连通或断开，从而实现了耗能放电、稳定直流侧电容电压和保护直流侧电容。

优选地，检测模块包括被测电源输出电压检测单元、交流输入滤波电感电流检测单元和直流侧电容电压检测单元；被测电源输出电压检测单元第一端用作检测模块第一端，被测电源输出电压检测单元第二端用作检测模块第四端；交流输入滤波电感电流检测单元第一端用作检测模块第二端，交流输入滤波电感电流检测单元第二端用作检测模块第五端；直流侧电容电压检测单元第一端用作检测模块第三端，直流侧电容电压检测单元第二端用作检测模块第六端。

优选地，控制模块包括相互连接的数字信号处理单元和驱动与保护电路；数字信号处理单元第一端用作控制模块第一端，数字信号处理单元第二端用作控制模块第二端，数字信号处理单元第三端用作控制模块第三端；驱动与保护电路第一端用作控制模块第四端，驱动与保护电路第二端用作控制模块第五端。

优选地，控制模块还包括一与数字信号处理单元连接的人机交互单元。