[实用新型]使直流负载具备交流加载功能的装置

说明书

本实用新型公开了一种使直流电子负载具备交流加载功能的装置，该装置包括：整流桥与被测交流电源电气连接，整流桥变换的具有脉动的直流电压的正极端连接至具有电流波形控制功能的直流负载的输入正极端，直流电压的负极端串联直流电源后连接至具有电流波形控制功能的直流负载的输入负极端。该装置将被测交流电源整流成脉动直流电压；通过调节直流负载电流相位与被测输入交流电压相位间的相位关系模拟阻性、容性或感性负载。能实现用直流电子负载进行交流加载，适用于各种交流电源试验的电子负载，电源频率不同于电网频率，在输入侧有与真实阻抗负载相同的特性，可取得更真实试验效果，提高负载利用率，降低交流电源测试成本。

本申请要求于2018年10月23日提交中国专利局、申请号为201811239380.9、发明名称为“用直流电子负载实现高精度交流加载的控制方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本实用新型涉及电源测试领域，尤其涉及一种使直流电子负载具备交流加载功能的装置。

背景技术

交流电子负载(AC Electronic Load)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。交流电源在出厂前通常需要进行带负载能力测试和放电测试，以检验其技术指标和工作性能。交流电子负载是一种基于电力电子技术和自动控制技术的电力电子装置，它能根据需要准确灵活地模拟真实负载的放电效果，有效地解决了由电阻、电容及电感等无源器件组成的传统负载存在的调节不便、自动化程度低、灵活性差、负载形式单一等缺点。而采用交流电子负载进行试验可有效克服这些缺点.它可使试验更加简单、灵活，且大大降低试验的成本.因此交流电子负载具有广阔的使用价值和应用前景。

现有技术有一种全桥PWM整流耗能型交流电子负载，这种交流电子负载只完成负载特性模拟的功能，由一个工作在整流状态的VSR实现，通过直接控制输入侧电流的相位和大小，即可模拟功率因数从-1到+1连续变化的各种负载。该交流电子负载中，负载特性模拟部分为电流单环控制，如图1所示，电流基准信号由外部操作面板或上位机设定，调节其与输入电压的相位关系，使得PWM整流器输入端呈现出不同的阻抗特性，模拟不同性质的负载，包括纯电阻，纯电感，纯电容负载及它们的组合。被测试电源发出的有功功率最终消耗在直流侧电阻上。当电阻阻值一定时，直流侧电压由输入有功功率决定，有功功率越小电压越低。为使PWM整流器的交流侧电流得到有效控制，直流侧电压至少应大于输入交流电压的峰值。

上述这种全桥PWM整流耗能型交流电子负载，使用纯电阻进行能量消耗，耗散能量为无源电阻器件，通过耗散负载无法实现相位调节，需要前级进行负载的电压相位转换，存在控制难度大问题。同时该交流电子负载中要求电阻为无感电阻，但是实际应用过程中由于连接导线等因素无法实现真实无感电阻，从而会影响相位加载精度，因为耗能电阻发热严重，最高可达400摄氏度，会影响接近电路的性能，存在安全隐患。

现有技术还有一种全桥整流、逆变能馈型交流电子负载，如图2所示，能量回馈型交流电子负载以具有公共直流母线的两级电压型PWM变换器为核心构成。输入级PWM整流器经输入滤波电感L1接被试电源构成电子负载的负载特性模拟部分，工作在AC-DC整流状态；输出级PWM逆变器经输出滤波电感L2，隔离变压器T接电网，构成能量回馈部分；其中，负载特性模拟部分和能量回馈部分在控制上相互独立。与能量消耗型电子负载相同，负载特性模拟采用单一的电流瞬时值控制方式来控制输入电流的大小和波形；能量回馈部分采用包含相位同步环节的电压电流双闭环来控制电网侧输出电流波形及直流母线电压；能量回馈型交流电子负载，自身损耗小，网侧功率因数高，是一种节能型的自动化测试设备。