[发明专利]一种模拟负载特性的电子负载装置和方法

说明书

本发明提供了一种模拟负载特性的电子负载装置和方法，包括无桥PFC整流稳压电路、全桥逆变电路、交直流信号采集电路、控制电路、隔离驱动电路和电源转换电路；所述无桥PFC整流稳压电路用于实现前级整流稳压和负载特性模拟功能；所述全桥逆变电路用于实现逆变稳流功能；所述交直流信号采集电路用于采集交直流信号；所述隔离驱动电路用于实现电气隔离；所述电源转换电路用于提供合适的工作电压；所述控制电路用于生成控制所述无桥PFC整流稳压电路和所述全桥逆变电路的控制信号；以实现模拟多种负载特征的功能，并提高负载模拟的安全性。

技术领域

本发明涉及负载模拟技术领域，具体而言，涉及一种模拟负载特性的电子负载装置和方法。

背景技术

模拟负载技术可以通过模拟器件来模拟电力系统中的各种负载特性，以测试电力系统中电源的性能、稳定性和鲁棒性。现有的模拟负载技术包括以下几种：钨丝负载：使用钨丝等电阻器件，能够模拟线性、非线性等各种负载特性。缺点是需要较大的物理空间和冷却设备，且能量消耗较大。电子负载：使用电子器件来模拟负载特性，可以实现高精度、高速的模拟。缺点是器件成本较高，且可能受到温度和电压的影响。模拟负载电容器：使用可变电容器来模拟不同的负载特性，例如大容量电容器可以用于模拟电机负载特性。缺点是器件体积较大，可能需要多个组分才能完成一个模拟负载电容器。旋变负载：通过改变旋变的位置、速度和方向来模拟变化的负载特性，例如滑动摩擦、惯性和转子传热等。缺点是实现较为困难，需要较为复杂的机械设备。

针对现有模拟负载的缺点，本发明提出了一种模拟负载特性的电子负载装置和方法，通过控制电路对无桥PFC(功率因数校正)整流稳压电路和全桥逆变电路进行自动控制，实现模拟多种负载特征的功能，并提高负载模拟的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟负载特性的电子负载装置，包括无桥PFC整流稳压电路、全桥逆变电路、交直流信号采集电路、控制电路、隔离驱动电路和电源转换电路；所述无桥PFC整流稳压电路与所述全桥逆变电路、所述交直流信号采集电路和所述隔离驱动电路通信连接，用于实现前级整流稳压和负载特性模拟功能；所述全桥逆变电路还与所述交直流信号采集电路和所述隔离驱动电路通信连接，用于实现逆变稳流功能；所述交直流信号采集电路还与所述控制电路和所述电源转换电路通信连接，用于采集输入所述无桥PFC整流稳压电路、输入所述全桥逆变电路和输出所述全桥逆变电路的交直流信号；所述隔离驱动电路还与所述控制电路通信连接，用于实现电气隔离，并基于所述控制电路输出的控制信号控制所述无桥PFC整流稳压电路和所述全桥逆变电路；所述电源转换电路还与所述控制电路连接，用于为所述交直流信号采集电路、所述控制电路和所述隔离驱动电路提供合适的工作电压；所述控制电路用于基于所述交直流信号采集电路采集的信号，生成控制所述无桥PFC整流稳压电路和所述全桥逆变电路的控制信号。

进一步的，所述无桥PFC整流稳压电路采用PWM(脉冲宽度调制)整流器的双环控制策略，外环为直流侧电压环，内环为交流电流瞬时值控制环；外环输出电流幅值参数给内环，同时乘上单位正弦得到内环指令瞬时值；其中，所述单位正弦的相位由设定的功率因数和锁相环输出值确定。

进一步的，所述全桥逆变电路采用变调制度SPWM(正弦脉宽调制)调制，根据实际输入电流幅值与要求幅值之间的误差，对逆变单元参考波的调制度进行调整，使所述实际输入电流幅值等于所述要求幅值。

进一步的，生成控制所述无桥PFC整流稳压电路的控制信号，包括：采集输入所述无桥PFC整流稳压电路的电压信号E_ac，做锁相环处理，实现锁相功能；采集输出所述无桥PFC整流稳压电路的直流母线电压U_dc和交流输入电流I_ac，做串级PI D算法处理，实现直流母线侧电压稳定。