电子负载系统是一种通过控制被测电源端口电流来模拟各类型实际负载的新型电能变换系统,在各类电源设备的生产及测试中起到了十分重要的作用。对于低压大功率电源的检测,现有直流电子负载系统多为单台设备,可靠性很低,一旦发生故障,将停止对电源进行加载测试。针对直流电子负载系统可靠性不高等问题,提出了采取模块化结构并具备冗余功能的直流电子负载技术。根据对模块化电能变换系统中几种基本串并联组合拓扑结构及其特点分析,结合冗余冷备份技术,最终确定了具有冗余功能的IPOS结构直流电子负载系统整体结构,并通过可靠性理论分析验证了模块化冗余技术提升系统的有效性和可行性。本文所设计的IPOS结构冗余型直流电子负载系统,除正常工作电子负载模块外,还包含冗余模块,各模块间相互独立,每个模块电路拓扑结构及工作原理相同。电子负载模块主要由负载模拟环节和逆变环节两部分组成,前级负载模拟环节实现了对各类型负载的精确模拟,后级逆变环节实现对能量的回馈;各模块前级采用强迫均流的方法结合PI控制器实现了对各模块负载电流的跟踪控制,并保证了各模块电流的均衡,后级各模块逆变单元串接输出,采用双闭环控制方法结合移相载波调制技术进行系统能量的回馈;并重点分析了前级负载模拟电路和后级逆变电路的工作状态,根据电路中电流和电压参数的变化分析各环节相应的故障特点,最终提出了输入端口电流检测和单传感器多电压检测的故障诊断方法,并设计了系统冗余运行方案,保证了系统冗余功能的实现,系统可靠性得以提升。最后,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对IPOS结构冗余型直流电子负载系统进行建模仿真,仿真所得波形与理论知识相符合,说明本文所提直流电子负载方案是可实现的。并在仿真的基础上进行了小功率等效硬件实验平台的搭建,介绍了硬件电路的设计和软件功能设计流程,通过硬件实验证实了本文的IPOS结构直流电子负载系统及冗余设计方案是行之有效的。