[发明专利]交直流馈能型电子模拟负载装置及其控制方法

摘要

一种交直流馈能型电子模拟负载装置及其控制方法，由控制器、输入侧变换单元、输入侧H桥逆变单元、隔离高频变压器、输出侧H桥整流单元、输出侧变换单元、显示单元、输入电压互感器、输入电流互感器、输出电压互感器、输出电流互感器、直流电压互感器、输入交流端子、输出交流端子和输出直流端子构成，它是一个能量反馈的电子模拟负载，输出反馈到交流或直流电源。输入侧可以模拟恒功率、恒电流、恒阻抗三种模式，此外，可以模拟各种负荷特性曲线、功率因数可调，通过显示单元面板进行设置，也可以通过通讯由上位机进行设置。本发明负载测试研究节电优势明显，具有灵活模拟各种负载特性、交直流反馈的特点。

主权项

一种交直流馈能型电子模拟负载装置的控制方法，该交直流馈能型电子模拟负载装置包括：控制器(2)、输入侧变换单元(3)、输入侧H桥逆变单元(4)、隔离高频变压器(5)、输出侧H桥整流单元(6)、输出侧变换单元(7)、输入电压互感器(8)、输入电流互感器(9)、输出电压互感器(10)、输出电流互感器(11)、直流电压互感器(12)、输入交流端子(13)、输出交流端子(14)、输出直流端子(15)和显示单元(16)，所述的输入侧变换单元(3)的输入端与所述的输入交流端子(13)相连，该输入侧变换单元(3)的输出端与所述的输入侧H桥逆变单元(4)的输入端相连，该输入侧H桥逆变单元(4)的输出端与所述的隔离高频变压器(5)的输入端相连，该隔离高频变压器(5)的输出端与所述的输出侧H桥整流单元(6)的输入端相连，所述的输出侧H桥整流单元(6)的输出端和所述的输出侧变换单元(7)的输入端相连，所述的输出侧变换单元(7)的输出端与所述的输出交流端子(14)相连；所述的输出直流端子(15)接所述的输出侧H桥整流单元(6)的输出端；所述的直流电压传感器(12)的输入侧与所述的输出侧H桥整流单元(6)的输出端相连；所述的输入电压互感器(8)的输入侧与所述的输入侧变换单元(3)的输入端的主电路相连，所述的输入电压互感器(8)的电压信号输出端与所述的控制器(2)对应的输入电压信号输入端口(Us)相连；所述的输入电流互感器(9)串接在所述的输入侧变换单元(3)和所述的输入交流端子(13)之间的电路中，该输入电流互感器(9)的交流电流信号输出端与所述的控制器(2)的交流输入电流信号的输入端口(Is)相连；所述的输出电压互感器(10)的输入侧与所述的输出侧变换单元(7)的输出端的主电路相连，所述的输出电压互感器(10)的电压信号输出端与所述的控制器(2)的输出交流电压信号的输入端口(Uo)相连；所述的输出电流互感器(11)串接在所述的输出侧变换单元(7)的输出端的电路中，该输出电流互感器(11)的电流信号输出端与所述的控制器(2)的输出电流信号输入端口(Io)相连；所述的直流电压传感器(12)的电压信号输出端与所述的控制器(2)的直流电压信号输入端口相连；所述的控制器(2)的输出脉宽调制信号PWMS123、PWMO123端口分别与所述的输入侧变换单元(3)的PWM控制信号端、所述的输出侧变换单元(7)的PWM控制信号端相连；所述的控制器(2)的本地通讯端口与所述的显示单元(16)的通讯端口相连，所述的控制器(2)的远端通讯端口与上位机通讯相连；其特征在于该方法包括输出侧变换单元控制方法、输入侧变换单元控制方法和能量反馈优化方法，所述的输出侧变换单元控制方法包括下列步骤：①给定第1比例积分器(PI1)、第2比例积分器(PI2)、第3比例积分器(PI3)的控制参数：1<kp1<100、0.1<ki1<10、1<kp2<100、0.1<ki2<10、1<kp3<100、0.1<ki3<10，测量输出侧交流电压uo、交流电流io，并由此得到输出侧交流电压幅值Us、输出侧交流电流幅值Id、Iq以及输出侧交流电压与交流电流的功角θ；②设定直流电压给定值UDCref，测量直流电压UDC，将设定直流电压给定值UDCref和测量的直流电压UDC之差经第1比例积分器(PI1)控制的输出值ud0为：ud0＝kp1*(UDCref‑UDC)+ki1*∫(UDCref‑UDC)dt其中，UDCref是直流电压给定值，标幺值为1～1.2；③将第1比例积分器(PI1)的输出值，结合测量得到的输出侧交流电压US与电流Id，经第2比例积分器(PI2)得到逆变单元的有功功率控制量ud，具体公式如下：ud＝kp2*(ud0‑Id)+ki2*∫(ud0‑Id)dt+US④测量得到的输出侧交流电流Iq，经过第3比例积分器(PI3)，得到逆变单元的无功功率控制量uq，具体公式如下：uq＝kp3*Iq+ki3*∫Iqdt；⑤根据所述的无功功率控制量uq、有功功率控制量ud，经过dq‑abc派克反变换后，得到三相逆变单元脉宽调制PWM信号：调节输出侧变换单元的输出电压。