【摘 要】
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随着电力电子与信息技术的不断发展以及气候变化对节能减排的要求日渐严格,高精度、低功耗的电子负载成为电源产品出厂前的关键测试设备之一。目前市场上大部分交流电子负载存在负载模拟精度低,动态响应慢以及并网电流质量差等问题。因此,高效、高精度的交流电子负载成为研究的热点方向。本文详细分析了交流电子负载的发展历史及现状,重点研究了高效的主功率拓扑、动态响应好与稳态误差低的负载模拟策略、低谐波电流的并网控制策
【基金项目】
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2015东莞市引进第三批创新科研团队项目（2017360004004）; 国家自然科学基金资助（51875213）; 东莞市科技装备动员项目（KZ2019-06,KZ2020-01）
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随着电力电子与信息技术的不断发展以及气候变化对节能减排的要求日渐严格,高精度、低功耗的电子负载成为电源产品出厂前的关键测试设备之一。目前市场上大部分交流电子负载存在负载模拟精度低,动态响应慢以及并网电流质量差等问题。因此,高效、高精度的交流电子负载成为研究的热点方向。本文详细分析了交流电子负载的发展历史及现状,重点研究了高效的主功率拓扑、动态响应好与稳态误差低的负载模拟策略、低谐波电流的并网控制策略,并研制能馈型交流电子负载样机进行试验验证。本文主要内容如下:（1）分析了能馈型交流电子负载的主功率电路拓扑。根据PWM全桥电路在适当控制下具备能量双向流动的特点,选择该电路作为负载模拟与逆变并网功率拓扑,详细分析了不同控制下的电路工作模态,仿真验证了该方案的可行性。（2）研究了基于旋转坐标变换的径向基神经网络（RBFNN）自整定PI控制负载模拟策略。采用旋转变换和RBFNN来优化传统PI控制器,以改善其对于交流量响应差与适应力弱的缺点。仿真结果表明,在3kw输入功率下,相比于传统PI控制,负载模拟响应时间由0.08s提升为0.015s,电流谐波含量由6.79%降低为1.74%。（3）研究了具备抗扰动能力的“PI+QPR”双闭环并网控制策略。详细计算QPR三个参数,并分析其对控制器的影响。仿真结果表明:在50Hz频率并网时,电流谐波率仅为2.26%,在最大允许偏差频率50.5Hz并网时,电流谐波率为3.16%,满足并网电流谐波低于4%的要求,验证了该策略的有效性,拓展并网带宽。（4）优化了LCL型滤波器反馈网络。采用电容电流有源阻尼反馈方案提升高频性能,避免了无源阻尼反馈导致的热损耗问题。仿真结果显示:在0.3s时断开电容电流反馈,并网电流谐波率由2.02%上升至3.08%,证明该策略的可行性。（5）研制出能馈型交流电子负载样机,对关键电路,负载模拟静态与动态特性及并网性能进行验证。验证结果表明,参数设计合理,关键电路正常工作;负载模拟性能好,静态误差最大为3.27%,动态响应时间低于1ms;并网质量高,损耗小,2000W功率并网时,整机最高效率为94.52%,功率因数达到0.998,电流谐波失真仅为2.812%。
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