[发明专利]一种高压、宽电压输入范围回馈式直流电子负载电路

权利要求书

1.一种高压、宽电压输入范围回馈式直流电子负载电路，其特征在于：它包括隔离型DC/DC变换器、DC/AC变换器和控制单元；宽电压输入范围的直流被测设备经隔离型DC/DC变换器和DC/AC变换器实现并网回馈能量；隔离型DC/DC变换器采用两级式结构，包括两相交错并联BOOST变换器(1)和LLC-DCX变换器(2)；DC/AC变换器采用T-type逆变器(3)；控制单元包括采样电路和DSP数字控制平台；

所述控制单元包括DC/DC控制部分和T-type逆变器控制部分；

其中，DC/DC控制部分的控制方法如下：

(1)两相交错并联BOOST变换器(1)作为负载模拟单元，在恒流模式工作状态下，输入电流I_in经采样电路输入到DSP中，与输入电流参考I_{in_ref}比较，误差信号由DSP中PID控制器计算后，与三角载波比较得到PWM信号并输入到隔离驱动电路，分别控制两相交错并联BOOST变换器(1)中第一开关管Q₁和第二开关管Q₂的占空比大小，控制输入电流I_in等于输入电流参考I_{in_ref}；LLC-DCX变换器(2)采用定频不控方法，输出电压直接跟随母线电压V_bus1；

(2)在恒功率、恒阻模式工作状态下，恒功率值和恒阻值分别通过下式(1)和(2)转化为对应的恒电流值，进而相应的控制与恒流控制方法相同；

其中，P_set为恒功率设定值，R_set为恒阻设定值；

(3)在恒压模式工作状态下，输入电压V_in经采样电路输入到DSP中，与输入电压参考V_{in_ref}比较，误差信号由DSP中PID控制器计算后，与三角载波比较得到PWM信号并输入到两相交错并联BOOST变换器(1)，分别控制第一开关管Q₁和第二开关管Q₂的占空比大小，控制输入电压V_in等于输入电压参考V_{in_ref}；LLC-DCX变换器(2)工作于DCX状态，输出电压直接跟随母线电压V_bus1；

(4)LLC-DCX变换器(2)中高频隔离变压器变比设为1，开关频率等于谐振频率，增益为1；激磁电感L_m根据实现LLC原边全桥开关管ZVS所需的能量来设计，如下式(3)：

其中，T_s为LLC开关周期，t_dead为死区时间，C_oss为LLC原边开关管结电容；

其中，T-type逆变器部分的控制方法采用母线电压外环和并网电流内环的双环控制方法，具体如下：

(1)采样母线电压V_bus2信号送入DSP，经过二次工频陷波器滤波后，与母线电压基准值V_{bus2_ref}作差，误差信号通过PI控制器得到电流内环的给定A；

(2)采样电网电流i_g和电网电压v_ac信号送入DSP，电网电压采样信号经过DSP内锁相环计算，得到电网电压相位信息sin(ω₀t)，从而得到电流参考信号A sin(ω₀t)，其中A为电压外环的输出，电网电流i_g与A sin(ω₀t)比较，误差信号经过DSP内PI控制器计算后，与三角载波比较得到PWM信号，该PWM信号经光耦隔离驱动电路得到驱动信号，控制T-type逆变器(3)中第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃和第四开关管S₄的开通与关断，实现单位功率因数并网。