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中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集 交流电子负载的发展过程及展望 李春龙 1 张建荣 2 卢家林 2 石涛 2 白小青2 1) 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100083 2) 西安爱科电子有限公司，西安 710119 1) Email ：chunlong.li@126.com 2) Email ：cnaction@163.com 摘 要 交流电子负载是电源测试的主要元件之一，其具有稳定性高、调节简单及功能齐全等特点。交流电子负载的学 术研究概况及市场状况被分别介绍。学术研究主要包括针对 UPS 老化测试的应用、模拟任意线性负载特性功能的实现和具 有能量回馈功能的通用电子负载等 3 方面。市场现有产品的性能比较和价格也被详细分析。最后给出了交流电子负载发展的 展望。 关键词 交流电子负载，老化，功率因数，PWM 整流器 1．引言 有源逆变回馈电网的技术在国内是成熟技术，该技术 交流电源在研发生产过程中或产品出厂前都需要 在绕线式交流异步电机串级调速、直流电动机四象限 进行负载试验以检验电源的电气性能和输出能力。目 调速运行等领域已经得到广泛应用；在电子负载应用 前，电源试验和性能检测一般都是施加无源负载进行 方面，也已用于蓄电池生产过程中的极板化成放电和 的。无源负载包括阻性负载、感性负载、容性负载以 电池放电。但存在回馈电网的电流谐波大、功率因数 及阻感容混合负载等。无源负载在电源试验中，有功 低等缺点，对电网形成污染，限制了它的推广应用。 电能均通过阻性负载消耗，能耗大、发热量大、稳定 性差，并且还存在负载调节不便等缺点。 2 ．交流电子负载发展过程 交流电子负载是指能模拟真实负载某些特性的电 2.1 针对 UPS 老化测试的电子负载 子设备，其不仅可模拟不同数值的电阻、电感、电容 针对UPS 老化测试的交流电子负载的学术研究已 及它们的组合，对于非线性负载某些特性也可模拟。 有 10 余年[1-8]。最初的方案[1-2]相当于在 UPS 和电 电子负载通过控制输入电流达到模拟各种负载的目 网间串入一受控电压源，通过改变受控电压源的电压 的。具有调节方便、通用性强、精度高、稳定性好等 幅值和相位，使有功能量可返回电网。这种控制方案 优点，是电源试验测试用负载的发展方向。 类似于电压源并入电网，控制策略复杂而且有功和无 交流电子负载又分为能量消耗型和能量回馈型两 功控制不解藕。 类，由于输入电流受控，两者均具有电子负载模拟功 文献[3-6]提出的主电路结构与图 1 相似，图 1 虚 能强、控制精度高的优点。但能量消耗型电子负载从 线框包围的部分为交流电子负载，AC/DC 部分为任意 电源吸收的有功电能仍需通过电阻消耗，而能量回馈 形式的整流器，其余部分实际为一 PWM 整流器，只 电网型电子负载与它的区别在于：一方面，它从被试 要直流母线电压高于电网电压峰值，并网电流 IRE 可位 电源吸收的电能最大量的可为被试电源循环使用，其 于任一象限。若将 IRE 控制为与电网电压相位相差 180 损耗仅仅是变流器的开关损耗和线路损耗，从而最大 度，有功能量可返回电网。由于IRE 的给定为正弦信号， 限度的节约电能；另一方面，由于所采用的 PWM 变 对于适当的控制策略，IRE 的波形很接近正弦，但是 流器工作在开关状态，与一般工作在放大状态的电子 UPS 的输入电流IIN 若含有谐波，则电网电流 IS 也将含 负载相比它可很容易地