【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子负载，涉及一种兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载，具体涉及一种能够实现线性负载、非线性负载的静态和动态模拟，并兼顾单相、三相三线制、三相四线制负载模拟需求的能馈型电力电子负载拓扑及控制方法。
技术介绍
1、传统的电力负载包括电阻、电容和电感等被动元件，但传统试验负载存在负载无法连续调节、负载特性单一、模拟精度低、能量消耗大等痛点。如果将一套电力电子的变流装置与被测电源相连接，通过精确的控制电源输出电流的相位及大小，那么从电源侧来看就等于带上一个真实的负载进行测试，从而实现模拟负载的目的，这就是能馈型电子负载。
2、在1990年，曾有人提出了一种ups的老化测试装置，其应用场景较为固定。后续逐渐实现了对三相被试电源的有功及无功的调节。而后各种直流电源的应用，使各专家针对其测试用的电力电子负载进行了大量的研究，从使用dc/ac转换器与电网相连，以此控制被试电源的输出功率，到加入boost、buck、cuk变换器，为其增加回馈能量至电网的功能，能馈型电力电子负载初具雏形。在2012年有人提出一种由两级ac/dc变换器组成的交流电力电子负载,其背靠背式的结构逐渐受到了大家的认可，奠定了近几年来电力电子负载研究的基础。
3、而现有能馈型交流电子负载研究主要针对单相或三相平衡工况设计，难以兼顾三相三线制、三相四线制、单相等多种工况下的负载测试，因此需要对能馈型交流电子负载开展进一步研究，使其输入特性与现场实际工况对应的各种典型负载阻抗完全一致，灵活模拟单相、三相平衡、三相不平衡负载的
技术实现思路
1、本项专利技术的目的是弥补传统技术的不足，提出一种兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载，本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
2、一种兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载，其特征在于，所述电力电子负载包括负载模拟模块、能量回馈模块、直流模块以及控制模块；所述负载模拟模块包括三相滤波电感，六组第一级功率开关器件以及与其分别反向并联的六组第一级二极管，第四桥臂采用两个电容，所述负载模拟模块由六组所述第一级功率开关器件和分裂电容第四桥臂构成三相四线桥式电路；所述能量回馈模块包括三相lcl滤波器，六组第二级功率开关器件以及与其分别反向并联的六组第二级二极管，所述能量回馈模块由六组所述第二级功率开关器件构成三相桥式电路；所述直流模块包括直流电容；所述控制模块包括锁相环模块、分裂电容均压模块、负载模拟控制模块以及能量回馈控制模块。该电力电子负载主电路使用ac/dc/ac两级背靠背结构：前级为三相四线制分裂电容式pwm整流桥，用于模拟各种工况的负载；后级为三相三线制pwm逆变桥，实现能量回馈电网，减少能量浪费；中间侧使用分裂电容结构，并采用反激电路结构和spwm控制策略对分裂电容两端的电压进行均压控制，能够模拟三相不平衡负载、单向负载以及非线性负载。
3、作为本专利技术所述的兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载的一种优选方案，其中：所述锁相环模块包括clark变换环节、park变换环节、pi控制环节，以及相位突变环节。
4、作为本专利技术所述的兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载的一种优选方案，其中：所述分裂电容均压模块包括上分裂电容、下分裂电容、两组第三级功率开关器件以及与其分别反向并联的两组第三级二极管、耦合电感le1，以及耦合电感le2，所述分裂电容均压模块由上分裂电容、下分裂电容、两组第三级功率开关器件以及与其分别反向并联的两组第三级二极管、耦合电感le1以及耦合电感le2构成反激均压电路。
5、作为本专利技术所述的兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载的一种优选方案，其中：所述第一级功率开关器件、第二级功率开关器件以及第三级功率开关器件均为绝缘栅双极型晶体管。
6、作为本专利技术所述的兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载的一种优选方案，其中：所述负载模拟控制模块包括第一级坐标变换环节、第一级pi控制环节、第一级解耦环节以及第一级spwm控制环节。
7、作为本专利技术所述的兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载的一种优选方案，其中：所述能量回馈控制模块包括第二级坐标变换环节、第二节pi控制环节、第二级解耦环节以及第二级spwm控制环节。
8、作为本专利技术所述的兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载的一种优选方案，其中：所述第一级坐标变换环节和第二级坐标变换环节均由clark变换和park变换组成。
9、作为本专利技术所述的兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载的一种优选方案，其中：所述相位突变环节将得到的电网相位进行突变，构成模拟阻性、容性以及感性负载时的相位要求，并将得到的相位用于生成三相不平衡给定电流。
10、作为本专利技术所述的兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载的一种优选方案，其中：还包括非线性负载模拟的电流给定电路，所述非线性负载模拟的电流给定电路包括六个二极管以及与其分别并联的六个电阻，所述非线性负载模拟的电流给定电路由六个二极管构成三相桥式电路。
11、本专利技术相对于现有技术具有以下优点：
12、1. 本专利技术针对传统三相电力电子负载无法同时模拟单相负载和三相不平衡负载，且对非线性负载的模拟效果较差等问题，提出了一种基于spwm控制的使用前端分裂电容式整流器的能馈型三相四线电力电子负载及其控制方式，能够有效模拟三相平衡、三相不平衡、非线性、单相等负载情况。
13、2. 在控制方面将三相交流量通过坐标变换转换到dq0坐标系下的直流量，调节速度更快，跟踪效果更好。
14、3. 采用分裂电容作为第四桥臂，并对分裂电容两端电压进行均压控制，能够保证在三相不平衡负载、非线性负载等负载模拟情况时的直流母线电压的稳定。
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1.一种兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载，其特征在于，所述电力电子负载包括负载模拟模块（100）、直流模块（200）、能量回馈模块（300）以及控制模块（400）；
2.根据权利要求1所述的电力电子负载，其特征在于，所述锁相环模块（401）包括Clark变换环节（401.a）、Park变换环节（401.b）、PI控制环节（401.c）以及相位突变环节（401.d）。
3.根据权利要求1所述的电力电子负载，其特征在于，所述分裂电容均压模块（402）包括上分裂电容（402.a）、下分裂电容（402.b）、两组第三级功率开关器件以及与其分别反向并联的两组第三级二极管（402.c）、耦合电感Le1以及耦合电感Le2（402.d），所述分裂电容均压模块（402）由上分裂电容（402.a）、下分裂电容（402.b）、两组第三级功率开关器件以及与其分别反向并联的两组第三级二极管（402.c）、耦合电感Le1以及耦合电感Le2（402.d）构成反激均压电路。
4.根据权利要求1或权利要求3所述的电力电子负载，其特征在于，所述第一级功率开关器件（1
5.根据权利要求1所述的电力电子负载，其特征在于，所述负载模拟控制模块（403）包括第一级坐标变换环节（403.a）、第一级PI控制环节（403.b）、第一级解耦环节（403.c）以及第一级SPWM控制环节（403.d）。
6.根据权利要求1所述的电力电子负载，其特征在于，所述能量回馈控制模块（404）包括第二级坐标变换环节（404.a）、第二级PI控制环节（404.b）、第二级解耦环节（404.c）以及第二级SPWM控制环节（404.d）。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的电力电子负载，其特征在于，所述第一级坐标变换环节（403.a）和第二级坐标变换环节（404.a）均由Clark变换和Park变换组成。
8.根据权利要求2所述的电力电子负载，其特征在于，所述相位突变环节（401.d）将得到的电网相位进行突变，构成模拟阻性、容性以及感性负载时的相位要求，并将得到的相位用于生成三相不平衡给定电流。
9.根据权利要求2所述的电力电子负载，其特征在于，还包括非线性负载模拟的电流给定电路（500），所述非线性负载模拟的电流给定电路（500）包括六个二极管（501）以及与其分别并联的六个电阻（502），所述非线性负载模拟的电流给定电路（500）由六个二极管（501）以及与其分别并联的六个电阻（502）构成三相桥式电路。
...【技术特征摘要】
1.一种兼容多种需求的能馈型分裂电容式三相电力电子负载，其特征在于，所述电力电子负载包括负载模拟模块（100）、直流模块（200）、能量回馈模块（300）以及控制模块（400）；
2.根据权利要求1所述的电力电子负载，其特征在于，所述锁相环模块（401）包括clark变换环节（401.a）、park变换环节（401.b）、pi控制环节（401.c）以及相位突变环节（401.d）。
3.根据权利要求1所述的电力电子负载，其特征在于，所述分裂电容均压模块（402）包括上分裂电容（402.a）、下分裂电容（402.b）、两组第三级功率开关器件以及与其分别反向并联的两组第三级二极管（402.c）、耦合电感le1以及耦合电感le2（402.d），所述分裂电容均压模块（402）由上分裂电容（402.a）、下分裂电容（402.b）、两组第三级功率开关器件以及与其分别反向并联的两组第三级二极管（402.c）、耦合电感le1以及耦合电感le2（402.d）构成反激均压电路。
4.根据权利要求1或权利要求3所述的电力电子负载，其特征在于，所述第一级功率开关器件（102）、第二级功率开关器件（302）以及第三级功率开关器件（402.c）均为绝缘栅双极型晶体管。
5.根据权利要求1所述的电力电子负载，...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙诗依，黄清军，朱国荣，朱思国，周秀冬，朱远，朱俊玮，蔡翔，李子昂，陈泽弘，毛新果，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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