能馈式智能电子负载的研究.pdf

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1、·134·J2011年第6期2011年12月“nBuildingMa第37卷总第164期能馈式智能电子负载的研究林舜臣(中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都610041)摘要：根据能馈式智能电子负载能够实现电能的再相电路使输出电压波形与电网保持同频、同相，保证输出生利用的特点，本文结合PID控制及数字锁相环技术，设电流与电网电压反相，即向电网回馈能量。计出一种新型的能馈式智能电子负载系统，并用MATLAB搭建系统进行仿真。仿真结果表明，装置运行稳定，放电电流纹波较小；能够实现电能的再生利用，

2、具有非常好的应用前景。关键词：能馈式；软锁相；PID中图分类号：TN401文献标识码：B文章编号：1672—4011(2011)06—0134～02图2能馈式智能电子负载系统框图0前言1．2主电路分析随着国民经济的发展，人们对能源的要求及试验自动本文采用图1中②所示方案，逆变电路采用三相桥将化的要求越来越高，一方面工业交通等场合需要越来越大变压器副方进行原边折算，可以得到图3所示的主电路简的功率试验手段，由于能源的紧缺使得能耗的费用也越来化等效模型，系统采用隔离变压器，为PWM变换器与工业越高，

3、基于节约能源减少开支和试验自动化的要求，本文电网提供合理的阻抗匹配，可实现二者间的电气隔离。能提出了能馈式智能电子负载，它是一种用于各种直流电源馈式智能电子负载的目标是控制逆变电路输出的交流电流调节的新型电力电子装置j同时能够将直流电能逆变为交为稳定的正弦波，并与电网电压同频、同相。图3为主电流并入电网，实现电能的再生利用。与普通电阻负载相比，路的等效简化模型，为逆变电路交流侧电压，U为电网它的工作方式是利用电力电子变换技术在完成测试功率实电压，由于电感L和变压器等效参数的存在，两者之间存验的前

4、提下，将待试设备的输出能量循环再生利用，节约在相位差，通过合适的控制方法就可以做到输出电压与电了能源；另一方面又不产生大量的热量，避免了试验场所网电压同相环境温度升高的问题，而且不需要使用体积庞大的电阻箱及冷却设备，节约了安装空间。电阻负载在功率较高时不得不采用有级调节，使用时受到很大限制，而电子负载可在使用时可以实现无级调节。另外由于采用馈能工作方式，因此试验场所不必配备较大的电源容量。对于不同电压等级的直流设备，有两种实现方案：①直流电通过DC／DC变换后得到直流电，再逆变为交流；②直流电直

5、接逆变为交流电，然后通过变压器实现电能的再生利用，如图1所示。图3主电路简化等效模型2能馈式智能电子负载的控制方法abc三相静止坐标系为定义在空问互差120。的坐标轴。取相互垂直的坐标轴d、q，以mt的角速度与空间合成矢量同步旋转。如图4所示。图l电子负载实现方案1能馈式智能电子负载的工作原理1．1系统的主电路系统框图电子负载主电路采用三相PWM整流电路。交流侧的工频变压器为pwm变换器与工业电网提供合理的阻抗匹配，可实现二者问的电气隔离。Lc滤波为高频噪声滤波器，用于滤去PWM整流电路的开关噪

6、声。图4abe坐标系与dq坐标系变换图系统由逆变、升压两部分组成，逆变电路采用高频根据空间合成矢量相等的原则可推导出三相静止abcPWM正弦逆变技术，使注入电网的电流为正弦波，并将能坐标系和同步旋转dq坐标系之间的转换关系为：量无污染地送回电网。升压电路将输出交流电压升高，以『cos~otCOS(e．ot一2~-／3)COS((D+2~-／3)1一便将能量送回电网。对输入电压电流的采样，构成一个闭3S／2d=[一sinwt—sin((cJt一27r／3)一sin((Dt+21r／3)J环的控制系

7、统，使得系统更加稳定、可靠，并通过同步锁^rCOS(o)t一2仃／3)一sinwt1∽5=÷Icos(tot一2~r／3)一sin(cot一2~-／3)1作者简介：林舜臣(1982一)男，助理电气工程师，主要从事建筑电气设计。．COS(o)t+2丌／3)一sin(tot+27r／3)2011年第6期SichuanBuIilljdi芝ng材Materials·135·第37卷总第l64期2011年12月式中，为三相静止坐标系到旋转坐标系的转换矩阵，，为旋转坐标系到三相静止坐标系的转换矩阵。假设系统

8、的输入电压为：r“=usin(l){u^=usin(∞1t+一271-／3)u=(c【Jl++27r／3)式中：为电压幅值；为角频率；为相位采用32变换：-6一1／2-1／2][u"]图7软锁相控制框图3in(w,t+4,将系统电压、经过32,Pq变换得到u而变换=u【[s⋯(+))]所用的角度为锁相输出0，的大小代表输入电压相位0和图5为能馈式智能电子负载的控制框图，系统控制主输出电压相位0‘之间的差值，它与0相减经过一调节器要分为两个部分：PID控制和数字锁相环(PLL)。得到一误差信号∞，