[实用新型]一种高压型直流回馈式电子负载控制系统

说明书

本实用新型提供一种高压型直流回馈式电子负载控制系统，包括前级的直流斩波单元和后级的PWM同步整流单元，所述直流斩波单元包括依次串联的两个低压型IGBT模块，所述PWM同步整流单元包括在单只低压型IGBT模块的直流输入两端进行跨电容连接的五电平逆变器。本实用新型采用能量可回馈式设计方案，采用常规低压型IGBT（额定开路电压600Vdc），以多电平拓扑方案，实现高压型直流斩波与逆变技术，从而降低系统成本，提高可靠性，增强系统可维护性。

技术领域

本实用新型涉及电子负载技术领域，具体涉及一种高压型直流回馈式电子负载控制系统。

背景技术

目前直流电子负载技术主要分为能耗型与回馈型，能耗型电子负载主要是在系统测试过程中提供恒定的负载特性，一般为电阻、电感、电容的组合，并通过电子电路进行调配，切换负载进行组合，以实现不同功率条件下的系统测试。此类电子负载消耗电能，并最终以发热的方式将散发出去，负载调整过程操作不灵活，分辨率低，经济损失大；回馈式电子负载通过可控型电力电子功率模块，配合专用驱动电路，实现直流电能逆变成三相交流电，并与电网保持同相位、同幅值，将电能回馈至电网中。此类电子负载通过DSP控制，可达到负载模式与功率任意调节，分辨率高，操作灵活。由于实现全功率段能量回馈，扣除电路本身损耗外，能量全部回馈至电网中，极大节省了测试过程中的能量损失。

传统的回馈式电子负载由于电子期间耐压问题，输入电压基本在1000V以下，采用直流斩波技术结合交流逆变技术实现电能回馈。在应对高压系统应用时，常采用选择价格昂贵的高压型功率器件来实现，导致系统成本高、可替换型差、可维护性差，可靠性差等问题。

现有的技术方案主要针对低压测试系统，基本应用再1000V以下的系统中，超过1000V的系统应用，采用特殊的高压型功率器件，成本高，可靠性差，通用性不好。逆变单元采用是两电平逆变方案，能量回馈时并入电网的电流谐波较大，对电网造成污染，甚至影响到周围的其他用电设备的性能与寿命。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种高压型直流回馈式电子负载控制系统，前级直流斩波采用新型三电平结构设计，后级三相逆变采用五电平技术，降低功率管电压应力，利用低压型IGBT模块实现高压应用。

本实用新型采用如下技术方案：

一种高压型直流回馈式电子负载控制系统，包括前级的直流斩波单元和后级的PWM同步整流单元，所述直流斩波单元包括依次串联的两个低压型IGBT模块，所述PWM同步整流单元包括在四个低压型IGBT模块的直流输入两端进行跨电容连接的五电平逆变器。

进一步地，所述直流斩波单元包括：

第一低压型IGBT模块、第二低压型IGBT模块、第一母线电容Cd1、第二母线电容Cd2、第一输出电感Lf1、第二输出电感Lf2、输出电容Cf和输出负载RL，其中：

第一低压型IGBT模块包括串联的第一开关管Q11和第二开关管Q12，第二低压型IGBT模块包括串联的第三开关管Q21和第四开关管Q22，所述第一开关管Q11的第一端为所述直流斩波单元的第一输入端，与直流电源Vbus的正端及第一母线电容Cd1的第一端相连，第一开关管Q11的第二端与第二开关管Q12的第一端相连，连接点与第一输出电感Lf1的第一端相连；第二开关管Q12的第二端与第三开关管Q21的第一端相连，连接点与第一母线电容Cd1的第二端及第二母线电容Cd2的第一端相连；第三开关管Q21的第二端与第四开关管Q22的第一端相连，连接点与第二输出电感Lf2的第一端相连；第四开关管Q22的第二端为所述直流斩波单元的第二输入端，与直流电源Vbus的负端及第二母线电容Cd2的第二端相连；

第一输出电感Lf1的第二端为所述直流斩波单元的第一输出端，与输出电容Cf的第一端及输出负载RL的第一端相连；第二输出电感Lf2的第二端为所述直流斩波单元的第二输出端，与输出电容Cf的第二端及输出负载RL的第二端相连。