通用型电子负载系统的设计与实现

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1、硕士学位论文通用型电子负载系统的设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHEGENERALPURPOSEELECTRONICLOADSYSTEM王中砥哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TM919学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文通用型电子负载系统的设计与实现硕士研究生：王中砥导师：王明彦教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM919U.D.C:621.3D

2、issertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHEGENERALPURPOSEELECTRONICLOADSYSTEMCandidate：WangZhongdiSupervisor：Prof.WangMingyanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：DepartmentofElectricalEngi

3、neeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要电子负载系统通过控制被试设备的输出电流来模拟真实负载的伏安特性。现有电子负载测试对象单一，功能有限，通用性不强。本文旨在设计通用型电子负载系统，可以用于测试直流设备、单相和三相交流设备，同时可以实现多种能量处理方式。本文对通用型电子负载系统的拓扑结构和电流跟踪控制策略以及能量协调控制策略进行了研究。本文设计的电子负载系统的

4、通用性，体现在多种被试设备的适用性、负载模拟形式的多样性、能量处理策略的灵活性。采用两级式的系统结构，前级负责负载电流模拟，后级负责多种方式能量处理。其中直流电子负载模拟电路为结合Buck和单管双级Boost的电路结构，可以实现更大电压范围内的连续电流和断续电流的跟踪控制。交流电子负载采用复用结构的三相桥式PWM整流电路结构。后级为桥式馈能逆变单元、两级储能单元和耗能单元。直流电流跟踪采用滑模控制策略；单相和三相交流电流跟踪采用基于两相旋转坐标系的PI控制方式，增强了电子负载控制系统的适用性。其中，单相交流采用希尔伯特变换构造

5、虚拟旋转相量后进行坐标变换方法，三相交流采用具有前馈解耦的SVPWM控制方式。本文重点分析电子负载系统能量流动和功率平衡，实现负载模拟单元和馈网逆变单元前后级联动协调控制，简化系统控制结构，确定能量处理的协调控制策略以及系统预启动策略，最终实现优化馈能并网效果，提升能量处理效率。最后，使用MATLAB/Simulink对系统整体进行仿真，验证课题方案的可行性。在仿真的基础上搭建了硬件电路实验平台，通过实验完成多种形式的负载电流模拟，并在后级进行能量储能、耗散和馈能逆变处理。关键词：通用型电子负载；断续电流；电流跟踪技术；能量处

6、理；协调控制-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractTheelectronicloadsystemsimulatestherealloadcurrentcharacteristicbycontrollingtheoutputcurrentofthetestequipmenttoreplacetherealload.Theexistingelectronicloadtestobjectissingle,thefunctionislimited,andtheuniversalityisnotstrong.Inthisp

7、aper,ageneralpurposeelectronicloadsystemisdesigned,whichcanbeusedtotesttheDC,single-phaseandthree-phaseACequipments,andcanachieveavarietyofenergyprocessingmethods.Inthispaper,thetopologystructureandthecurrenttrackingcontrolstrategiesandtheenergycoordinatedcontrolstr

8、ategiesofgeneralelectronicloadsystemisstudied.Inthispaper,thegeneralpropertyofthedesignedelectronicloadsystemisreflectedintheapplicability