[发明专利]一种高精度交流电子负载控制系统及方法

说明书

本发明提供一种高精度交流电子负载控制系统及方法，属于交流电子负载模拟的测试装备领域，包括获取LC滤波器的电容C上的电容电压U_c；计算得到LC滤波器10的电感L的电流指令值获取LC滤波器的电感L的电流采样值i_L，将电感L的电流指令值与电感L的电流采样值i_L进行比较后，输入PR控制器计算；获取母线电容C2的电压U_d，将U_c和U_d比例计算，并将U_c与U_d比值作为补偿与PR控制器输出值进行加减后输出占空比，控制开关管通断；以电感电流单环控制结合输出电压补偿，无需采样外部输出电流。

技术领域

本发明涉及交流电子负载模拟的测试装备技术领域，具体为一种高精度交流电子负载的控制系统及方法。

背景技术

交流电子负载模拟的测试装备多应用于交流电机控制器、变频器、交流模拟电源的带载测试、特定功率因数负载模拟、老化测试的场合，交流电子负载本质是一种能实现交流电流幅值和相位控制的电力电子装置，相比较于传统的R/RC/RL等耗能型负载，交流电子负载可具有恒流、恒阻、恒功率等灵活应用的同时，可将能量回馈电网，节能环保。论文《单相能馈型交流电子负载的研究》(通信电源技术，李照，师延飞，日照市第一中学，日照市重点实验室，2017年1月25日)中针对能馈型交流电子负载传统控制方法精度低、动态响应慢、模拟效果差等问题，将重复+P控制用于负载模拟侧电流控制器的设计。模拟变换器采用单电流环控制，并网变换器采用电流内环和加入二次陷波器的电压外环双闭环控制，可使能馈型交流电子负载准确模拟真实负载，并使能量单位功率因数回馈电网，达到节能的效果。

其设计初衷是用于交流电源或电机控制器的出厂测试，相比于传统真实RLC装置的能耗高、自动化程度低、调节不变的缺点，模拟RLC特性的交流电子负载可使测试更加简单、灵活，降低试验成本。

高动态性能、高稳态精度是交流电子负载的核心指标。为了减小输出电流纹波、提高外部电压采样精度，电子负载通常外接LC滤波器，然后通过对外部负载输出电流的采样实现输出电流的高精度控制，此时大多数的控制是采用输出电流外环和电感电流内环的控制，此种控制的电流幅值和相位精度高，通过输出电流外环、电感电流内环双环控制策略，实现对输出电流幅值、相位的控制，但是这种控制方式存在电流控制增益低、输出电流幅值和相位误差大、动态性能差等缺点。如果通过采用SIC/MOSFET等快速功率器件提高电流动态性，又会导致系统成本大大提高；另一种方法是直接控制电感电流的幅值和相位，这种方法电流动态性高，但由于LC滤波器的存在，电感电流和输出电流存在相位差，这样输出电流的相位又难以保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何通过采样交流电子负载的滤波器的电容电压和电感电流，达到对输出电流幅值和相位的高动态、较高精度控制。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

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；

所述的交流电子负载电路包括：LC滤波器、PWM全桥逆变电路、PWM全桥整流电路、母线电容C2；

所述PWM全桥逆变电路和所述LC滤波器作为模拟负载，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。

一种应用于高精度交流电子负载控制系统的控制方法，所述控制方法包括：

S1、获取所述LC滤波器的电容C上的电容电压U_c；

S2、计算得到所述LC滤波器的电感L的电流指令值