大功率交流电子负载的研究

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1、摘要论文题目研究生姓名导师姓名学校大功率交流电子负载的研究潘诗锋赵剑锋副教授东南大学交流电子负载是可以模拟传统真实阻抗负载的电力电子装置，它能模拟一个固定或变化的负载，甚至将试验的电能反馈回电网，其设计初衷是用于交流电源的放电试验。目前，图内外对于交流电子负载的研究目标主要在于使交流电源按照一定的平均有功．无功放电和试验电能的反馈，但电源的输出电流都存在较大的畸变，与真实阻抗负载下的电流有很大差别；而市场上存在的交流电子负载产品虽然可以精确控制电源的放电电流而取得和真实负载完全一样的试验效果，但功率不够大，且试验中能量被完全消耗掉，造成很大的浪费。由于这两类电

2、子负载存在的上述缺点，因而应用范围也仅限于交流电源的试验，且试验效果不够理想。本文研究的新型交流电子负载克服了上述电子负载负载的缺点，既能够精确控制电源放电电流又能将试验能量反馈．且功率较大。它在输入侧可以完全等效于真实负载，且可以灵活连续调节，论文中提出将其应用于电力系统动模试验中，模拟线路阻抗和负荷及其各种变化，如短路，断线，负荷突变等，可以大大提高动模试验的灵活性、可靠性和自动化程度，同时缩短试验的时间，降低试验的成本。论文首先分析和确定了采用中间直流环节的交直交主电路结构，并用PwM整流器构成输入整流器和输出逆变器；其次，分析和确定了采用基于双极性调制

3、的滞环PWM电流控制作为控制方式；然后，重点讨论了电子负载的恒定阻抗和恒定电流两种工作模式的实现方法，给出了这两种模式下整流环节和逆变环节的控制策略和参考电流的获取算法，其中在恒定阻抗模式下提出的对原电路方程进行数值解而获得整流环节参考电流的方法具有准确、实时、动态响应快的特点。在恒定阻抗模式下可以模拟阻感性负载、纯阻性负载和阻容性负载，而在恒定电流模式下可以实现电流的四象限控制。采用PSCADfEMTDC对所提出的控制策略和方法进行数字仿真，仿真结果表明电子负载能可靠模拟稳定的阻抗或电流，也可以模拟突变的阻抗或电流，当电源电压不稳时．电子负载也能始终维持在设

4、定值上，实现了恒定阻抗和恒定电流这两种工作模式。由于电子负载具有很好的动态性能，论文中提出将其应用于电力系统动模试验中，替代传统动模试验中模拟线路阻抗的电抗器和模拟负载的电阻器等，论文中对电子负载模拟电力系统短路故障进行了仿真，仿真结果与实际短路故障仿真结果完全一致。之后，论文中推导了电子负载直流电压低频分量和开关频率的表达式并为试验样机的设计提供依据。在理论研究与仿真研究的基础上研制了试验样机，其中采用智能功率模块构成开关电路，采用DSP作为核心控制器，并编写了控制软件。实验结果表明论文提出的控制方法和策略是有效的，所设计的电子负载达到了预期设计功能。关键词

5、：交流电子负载；能量反馈；电力电子；电力系统动模试验：嗍整流器；滞环PWIvi电流控制；数值方法；智能功率模块；DSPAbstractTitle：StudyonHighPowerACElectronicLoadName：PANShifangSupervisor：ZhaoJianfengUniversity：SoutheastUniversityABSTRACTACelectronicloadisapowerelectronicequipmentwhichcantakeplaceofconventionalrealimpedanceload．Itcallsimu

6、lateafixedol-variable10札andpowerenergycanevenfeedbacktoACg,id．Theoriginulintentionofelectronic10adistouseinAcpowersourcebm-n-intest．Presently,foreignandcivilresearchers’researchonACeleetronlc1cadmainlyaimatcontrollingtheaverageactivepowerandrea甜vepow盯suppHedbyAC目OtlrC@．Butinthasec∞e

7、5，powerSOU／'Ceoutputcurrentisomendistonedandtherefo托differentfromthatinrealloadcircumstance．TherehavebeensomeACelectronicloadproductsinmarket,whichcandrivepew@rsoBl℃eoutputcurrentsalne∞也atinrealIoadcircumstance,buttheirpowerisnotsohi曲andpoweronergyisdiasipamdduringtestingwhichcausem

8、uchwaste．Thesetwoty