一种交流电子负载控制方法与流程

本发明涉及交流电子负载控制领域，具体是一种基于二阶广义积分器锁相环进行交流电子负载控制的方法。

背景技术：

1、交流电子负载装置可以被应用于交流电源机器控制器、交流电机驱动变频器及其控制器的性能测试，可应用于上述设备特定负载工况模拟测试和老化测试。相较于传统的能耗性负载，电子负载装置通常具备四象限运行能力，拥有能量回馈的突出优势，具备节能环保的特点。同时，电子负载具备切换各种负载工况的灵活性，更有利于工厂的自动化生产，有助于降低能源成本和人力成本。

2、如图1所示，电子负载装置是根据被测电源的输出电压和期望模拟的负载模型，计算出电子负载的电流指令，通过控制电子负载的输入电流实现对不同类型负载的模拟。因此被测电源输出电压检测技术以及电流控制器是其稳定高效运行的关键环节。对于模拟r、rl和rc负载，可以根据负载电路拓扑的数学模型和被测电源灯实时输出电压值计算出电流指令，但是对于模拟特定功率因数的恒流、恒功率负载需要检测被测电源电压频率和相位信息，再实时计算电流指令；由于交流电源的特点，被测电源的启动、停止和变频等动态过程容易导致控制器对电源的启停状态、电压频率和相位的误判，容易出现被测电源输出停止而电子负载仍在工作的情况，最终导致电子负载产生自激震荡问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于二阶广义积分器的交流电子负载控制方法，对被测电源的电压频率和相位进行检测，实时计算电流指令。既能实现模拟r、rl、rc类负载，又能实现模拟特定功率因数的恒流、恒功率负载。同时能够有效保证在被测电源启动、停止和变频等动态过程电子负载正确启停。

2、为了解决所示技术问题，本发明采用的技术方案是：一种交流电子负载控制方法，包括以下步骤：

3、s01）、检测单相被测交流电源的输出电压v，将输出电压v输入二阶广义积分器，得到一组正交信号、，信号比信号滞后90°；

4、s02）、将正交信号、进行park变换，得到d轴和q轴电压分量，然后将q轴电压分量输入闭环锁相控制器，得到被测电源电压频率估计值和相位估计值；

5、s03）、采用滞环比较器对被测电源的输出电压进行同步过零检测，滞环比较器输出发生跳变时为电压过零点，通过两个过零点的时间间隔计算出被测电源电压v的频率，结合电压频率估计值与，以公式（7）作为判定被测交流电源启停和故障检测的条件：

6、       （7），

7、若公式（7）成立，说明被测交流电源处于正常运行的状态，运行交流电子负载；若公式（7）不成立，说明被测交流电源关闭或出现故障，关闭交流电子负载；

8、s04）、模拟生成r、rl、rc、特定功率因数的恒流负载、恒功率负载的电流指令；

9、其中特定功率因数的恒流负载的电流指令为：

10、      （11），

11、其中为设定的电流有效值，为设定的功率因数，规定时，电流超前；时，电流滞后；为在时刻的相位估计值；

12、恒功率负载的电流指令为：

13、     （12），

14、其中为设定的有功功率，为设定的功率因数，为电压有效值，为在时刻的相位估计值；

15、s05）、将电流指令输入交流电子负载控制器，交流电子负载控制器生成pwm信号作为交流电子负载开关管的驱动信号。

16、进一步的，采用二阶显式adams方法对正交信号、进行离散化求解。

17、进一步的，交流电子负载控制为电流双闭环、电压采样前馈式控制器。

18、进一步的，r负载的电流指令为：    (8)，

19、其中为设定的电阻值，为被测交流电源的当前采样电压值。

20、进一步的，rl负载的电流指令为： (9)，

21、其中：为被测交流电源的当前采样电压值，为上次采样周期的电流指令，为采样时间间隔，、为设定的电阻值。

22、进一步的，rc负载的电流指令为：

23、    (10)，

24、其中：为被测交流电源的当前采样电压值，为被测交流电源的上次采样电压值，为上次采样周期的电流指令，、为设定的电阻值，为采样时间间隔。

25、本发明的有益效果：本发明所述交流电子负载控制方法采用基于二阶广义积分器锁相控制器对被测电源的电压频率和相位进行检测，实时计算电流指令。既能实现模拟r、rl、rc类负载，又能实现模拟特定功率因数的恒流、恒功率负载。同时能够有效保证在被测电源启动、停止和变频等动态过程电子负载正确启停。

技术特征：

1.一种交流电子负载控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的交流电子负载控制方法，其特征在于：采用二阶显式adams方法对正交信号、进行离散化求解。

3.根据权利要求1所述的交流电子负载控制方法，其特征在于：交流电子负载控制为电流双闭环、电压采样前馈式控制器。

4.根据权利要求1所述的交流电子负载控制方法，其特征在于：r负载的电流指令为：(8)，

5.根据权利要求1所述的交流电子负载控制方法，其特征在于：rl负载的电流指令为：(9)，

6.根据权利要求1所述的交流电子负载控制方法，其特征在于：rc负载的电流指令为：

技术总结
本发明涉及交流电子负载控制领域，具体是一种交流电子负载控制方法，本方法采用基于二阶广义积分器锁相控制器对被测电源的电压频率和相位进行检测，实时计算电流指令。既能实现模拟R、RL、RC类负载，又能实现模拟特定功率因数的恒流、恒功率负载。结合电压过零检测判定被测电源启停状态，能够有效保证在被测电源启动、停止、变频和故障等动态过程中电子负载的正确启停。

技术研发人员：王廷正,白洪超,石文文,董会娜
受保护的技术使用者：山东艾诺智能仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11