[发明专利]一种高精度交流电子负载控制系统及方法

权利要求书

1.一种高精度交流电子负载控制系统，其特征在于，包括：待测交流电源e1或电机控制器、交流电子负载电路、电网e2；

所述交流电子负载电路包括：LC滤波器(10)、PWM全桥逆变电路(20)、PWM全桥整流电路(30)、母线电容C2；

所述PWM全桥逆变电路(20)和所述LC滤波器(10)作为模拟负载，对待测交流电源e1进行测试，所述PWM全桥整流电路(30)对所述母线电容C2的电压U_d进行稳压控制，并将多余的能量回馈至电网e2。

2.一种应用于高精度交流电子负载控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

S1、获取所述LC滤波器(10)的电容C上的电容电压U_c；

S2、计算得到所述LC滤波器(10)的电感L的电流指令值

S3、获取所述LC滤波器(10)的电感L的电流采样值i_L，将所述电感L的电流指令值与所述电感L的电流采样值i_L进行比较后，输入PR控制器进行计算；

S4、获取所述母线电容C2的电压U_d，将所述电容电压U_c和所述母线电容C2的电压U_d进行比例计算，并将所述电容电压U_c与所述母线电容C2的电压U_d的比值作为输出电压前馈补偿与所述PR控制器的输出值进行加减运算后输出占空比，控制所述交流电子负载中PWM全桥逆变电路(20)中开关管的通断。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，步骤S1中获取所述LC滤波器(10)的电容C上的电容电压U_c的方法如下：

通过采样和锁相得到电容C上的电容电压U_c；

式中U_rms为外部交流电压源的电压有效值，w为电压角频率，wt+θ1为外部交流源锁相相位。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，步骤S2中所述的计算得到所述LC滤波器(10)的电感L的电流指令值的方法如下：

S21、用户输入负载电流的功率因数PF值，再求出对应的功率因数角θ，或用户直接给出功率因数角度θ：

θ＝acos(PF) 公式(2)

其中，感性负载PF大于0，容性负载PF小于0，阻性负载PF＝1；

S22、用户输入电流有效值指令I_rms，则对应瞬时值指令I_oref为

式中θ为公式(2)所得到的相对于所述LC滤波器(10)的电容C上的电容电压U_c的电流的相位差；

S23、计算所述LC滤波器(10)的电容C消耗的无功电流为：

将公式(1)带入公式(4)得到：

式中C为所述LC滤波器(10)的电容C的容值，单位为法拉；

S24、计算所述LC滤波器(10)的电感L的电流指令值为：

将公式(3)和公式(5)带入公式(6)得到：

式中I_rms为用户输入电流有效值，wt+θ1为外部交流源锁相相位，w为电压角频率，θ为功率因数角，C为所述LC滤波器(10)的电容C的容值。

5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，步骤S3中所述PR控制器的传递函数为：

式中Kp为控制器比例系数，Kr为谐振项系数，w₀为谐振频率，w_c为环宽频率。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述交流电子负载电路中开关管为IGBT。