一種交直流共用電子負載的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種交直流共用電子負載，適用于負載接入交流電網的技術領域。
【背景技術】
[0002]負載是電源系統的重要組成部分，衡量電源質量的重要指標，尤其在電源設備的研發測試實驗中，經常需要利用負載與交直流電源設備配套，連接在交直流電源輸出與電網之間，把交直流電源電能回饋到電網，用于模擬實際工作環境負荷。傳統的多為純阻性負載，這種負載容易造成電源輸出能量白白轉化為熱能消耗掉，增加了電源設備的研發測試成本;還有一種是直流電子負載，但是直流電子負載具有效率低、諧波含量大等缺點，這樣會導致不平衡回饋至電網，容易對電網造成污染。因此，為了彌補此類缺陷，在進行負載接入電網測試中常采用交直流的輸出方式轉成三相平衡交流電能輸送至電網，但是，現有技術中應用交直流電源電能回饋至電網的過程中，并不能實現對交流電和直流電進行靈活的控制，導致負載可實施的工作模式單一，并不利于針對復雜交直流電源的測試。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出了一種交直流共用電子負載，解決了負載對交直流電源進行電能回饋至電網測試時適用性差的問題。
[0004]本發明是通過如下方案予以實現的:
[0005]—種交直流共用電子負載，其特征在于，所述的交直流共用電子負載包括AC/DC功率單元、DC/DC功率單元、DC/AC功率單元、交流輸入端和直流輸入端;其中，AC/DC功率單元的輸入端與交流輸入端相連;DC/DC功率單元的輸入端與直流輸入端相連;AC/DC功率單元和DC/DC功率單元的輸出端接入直流母線，直流母線通過接入DC/AC功率單元用于連接電網；其中，AC/DC功率單元和交流輸入端之間，以及DC/DC功率單元和直流輸入端之間分別接入有開關。
[0006]進一步的，所述的AC/DC功率單元中的電路結構為三電平單相全橋電路;所述的DC/DC功率單元中的電路結構為Buck-Boost電路;所述的AC/DC功率單元中的電路結構為三電平全橋逆變電路。
[0007]進一步的，AC/DC功率單元與其交流輸入端處還接入有交流熔斷器、LCL濾波回路和并聯在開關兩端的預充電支路;DC/DC功率單元與其直流輸入端處還接入有直流熔斷器和并聯在開關兩端的預充電支路。
[0008]進一步的，DC/AC功率單元的輸出端與電網之間還接有LCL濾波回路、斷路器和熔斷器。
[0009]進一步的，所述交直流共用電子負載采用的主控制板由數字信號處理器DSP復雜可編程邏輯元件CPLD組成和2片數字信號處理器DSP;其中，2片數字信號處理器DSP分別為:邏輯數字信號處理元件LOGIC DSP和控制信號處理CONTROL DSP，并分別接入復雜可編程邏輯元件CPLD相應的端口 ；AC/DC功率單元、DC/DC功率單元以及DC/AC功率單元也和復雜可編程邏輯元件CPLD相應的端口連接
[0010]本發明和現有技術相比的有益效果是:
[0011]本發明提出了一種交直流共用電子負載，該負載中分別設置有DC/DC功率單元、AC/DC功率單元和DC/AC功率單元;該負載的工作方式采用二級變換式，其中，AC/DC功率單元的交流輸入端與交流電源相連，將獲得的交流整流成直流;DC/DC功率單元的直流輸入端與直流電源相連，AC/DC功率單元和DC/DC功率單元的輸出端接于母線上，母線通過接入DC/AC功率單元用于連接電網，將交流源、直流源輸出轉換為三相平衡電能輸送至電網，交流輸入端與AC/DC功率單元以及直流輸入端與DC/DC功率單元之間都接有開關，可以實現多種應用方式，即單相直流輸出、單相交流輸出和交直流輸出。本發明提出的交直流共用電子負載可以按需求改變交直流電源中電能的傳輸，使負載應用性更加全面，具有較強的適用性。
[0012]本發明提出的交直流共用負載相對于傳統負載將電能轉換為熱能消耗以及將單相交直流電源裝換為單相不平衡電能輸送至電網，具有傳輸效率高、諧波含量低、減少能量消耗等優點。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明實施例的一種共用交直流電子負載的原理圖；
[0014]圖2是本發明實施例的AC/DC功率單元電路拓撲圖；
[0015]圖3是本發明實施例的DC/DC功率單元電路拓撲圖；
[0016]圖4是本發明實施例的DC/AC功率單元電路拓撲圖；
[0017]圖5是本發明實施例的共用交直流電子負載的總電路拓撲圖；
[0018]圖6是本發明實施例的AC/DC功率單元控制框圖；
[0019]圖7是本發明實施例的DC/DC功率單元控制框圖；
[0020]圖8是本發明實施例的DC/AC功率單元控制框圖；
[0021 ]圖9是本發明實施例的主控制板的控制框圖；
[0022 ]圖10是本發明實施例的AC/DC、DC/DC、DC/AC功率單元的協調控制、保
[0023]護與通信框圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細的說明。
[0025](一)一種交直流共用電子負載
[0026]本發明所述的一種交直流共用電子負載，如圖1所示，該電子負載主要包括:AC/DC功率單元、DC/DC功率單元、DC/AC功率單元、交流輸入端和直流輸入端。其中，AC/DC功率單元的輸入端與交流輸入端相連;DC/DC功率單元的輸入端與直流輸入端相連;AC/DC功率單元、DC/DC功率單元的輸出端接入到直流母線上，直流母線通過接入DC/AC功率單元用于連接到電網上，實現將交直流電源的電能回饋至電網。其中，AC/DC功率單元和交流輸入端之間，以及DC/DC功率單元和直流輸入端之間分別接入有開關。下面就各個模塊的具體結構進行詳細的說明:
[0027]1)AC/DC功率單元:如圖2所示，AC/DC功率單元中的電路拓撲圖主要采用三電平單相全橋電路，AC/DC功率單元的交流輸入端L和N端分別接入到直流電源，采用三電平高頻PWM技術將單相交流整流為直流;在AC/DC功率單元的交流輸入端處還接入有熔斷器、開關、和開關并聯的預充電支路、LCL濾波回路，
[0028]2)DC/DC功率單元:如圖3所示，DC/DC功率單元中的電路拓撲圖采用Buck-Boost電路結構，本實施例中的Buck-Boost電路結構主要包括2個IGBT元件和1個電感元件為:2個IGBT元件的一端依次串聯，另一端分別接入直流母線的正端和負端，電感元件和2個IGBT元件的連接點相連;DC/DC功率單元的直流輸入端DC+和DC-分別接入直流電源，直流電源輸出的電流可以通過DC/DC功率單元中的Buck-Boo s t電路升至母線電壓。在DC/DC功率單元的輸入端口還接入有直流熔斷器、開關和開關并聯的預充電支路。
[0029]3)DC/AC功率單元:如圖4所示，DC/AC功率單元中的電路拓撲圖主要采用三電平中點鉗位(NPC)電路拓撲，DC/AC功率單元的輸入端DC+和DC-端分別連接在母線上的正負端，DC/AC功率單元的輸出端經過LCL濾波回路、斷路器和熔斷器與電網相連;直流電源和交流電源分別通過AC/DC功率單元和DC/DC功率單元將電流經母線傳輸至DC/AC功率單元，DC/AC功率單元通過“1”型三電平全橋逆變為三相平衡交流電并回饋至電網。
[0030]本實施例中的DC/AC功率單元采用有源功率因數校正技術和有源濾波技術，網側的功率因數可達0.999以上，電流諧波畸變率小于3%，不會對電網產生諧波污染。
[0031]交流電子共用負載的具體工作方式為:通過交