電負荷模擬器的概述

電負荷仿真的概念涉及控制電力電子轉(zhuǎn)換器，使得行為類似于實際電氣負載的行為。例如，電壓源逆變器（VSI）可以模仿感應(yīng)機[1]。在不同情況下，使用負載模擬器的使用至關(guān)重要。它有助于分析在各種負載條件和環(huán)境下將多臺機器連接到網(wǎng)格的可行性。的部分是，這可以在沒有任何機電機械的情況下完成。負載模擬器可以提供負載特性來驗證控制算法和逆變器設(shè)計。因此，這是在實驗室環(huán)境中驗證逆變器的更靈活的平臺。

可以使用電壓源逆變器（VSI）進行不平衡的三相四線負載設(shè)置，然后是LCL濾波器[2]。負載能夠吸收和供電。在波動的電壓水平下，研究了模擬器的不同負載條件，并且還驗證了再生將功率恢復(fù)到轉(zhuǎn)換器的能力。然后，可以根據(jù)這些負載的性質(zhì)在不同條件下調(diào)整控制器，以在不同的條件下注入所需的參考電流值。通常，PI和PID等線性控制器在控制由電動驅(qū)動器驅(qū)動并在大多數(shù)工業(yè)過程中使用的非線性載荷方面不是很有效[3]。為了填補這一空白，需要合并自適應(yīng)，魯棒和智能的非線性控制方法來設(shè)計合適的控制器，并且只有使用準確的非線性負載模擬器才有可能。

在電氣負載模擬器上工作

負載仿真的關(guān)鍵目的是為實際的電氣負載設(shè)計功率界面。它通過實時以多個功率級別實時模擬負載來促進系統(tǒng)驗證時可以控制電源轉(zhuǎn)換器。負載仿真的兩個重要方面包括對仿真目標的準確建模和設(shè)計有效的控制器[4]。電荷載模擬器的樣品示意圖如圖1所示。

圖1：電荷仿真器的樣品示意圖

呈現(xiàn)的負載仿真器配置具有三相網(wǎng)格或三相電壓源逆變器（VSI）作為電源。電源電壓的相位角對于準確的操作至關(guān)重要，并使用相鎖環(huán)（PLL）方法跟蹤。電源的三相電壓是PLL的輸入，并產(chǎn)生與電源頻率相同頻率的正弦信號。實施負載仿真使生命算法生成要繪制的所需電流以模仿實際的負載并用作系統(tǒng)的主要組件。然后，控制系統(tǒng)確保VSI繪制或供應(yīng)電流接近所需的當前參考。

由于負載模擬器VSI模擬了電載荷的行為，因此必須根據(jù)負載特性繪制或源源。為此，通過LCL過濾器將VSI連接到電源，這是接口阻抗。帶有LCL濾波器的模擬器接口如圖2所示。

圖2：使用LCL濾波器的模擬器接口

為了完成功率的采購和下沉，在圖1中說明了背對背的VSI拓撲，其中一個用作相對于另一個的反向功率流轉(zhuǎn)換器。需要兩個控制器來實現(xiàn)所需的系統(tǒng)行為，并且反向功率流轉(zhuǎn)換器以當前控制模式進行控制，以確保雙向功率流，同時在這些背對背轉(zhuǎn)換器之間保持DC-Link處的恒定電壓。主VSI通過控制策略來控制，反饋控制器是線性二次調(diào)節(jié)器（LQR）。