一种交直流共用电子负载的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种交直流共用电子负载，适用于负载接入交流电网的技术领域。
【背景技术】
[0002]负载是电源系统的重要组成部分，衡量电源质量的重要指标，尤其在电源设备的研发测试实验中，经常需要利用负载与交直流电源设备配套，连接在交直流电源输出与电网之间，把交直流电源电能回馈到电网，用于模拟实际工作环境负荷。传统的多为纯阻性负载，这种负载容易造成电源输出能量白白转化为热能消耗掉，增加了电源设备的研发测试成本;还有一种是直流电子负载，但是直流电子负载具有效率低、谐波含量大等缺点，这样会导致不平衡回馈至电网，容易对电网造成污染。因此，为了弥补此类缺陷，在进行负载接入电网测试中常采用交直流的输出方式转成三相平衡交流电能输送至电网，但是，现有技术中应用交直流电源电能回馈至电网的过程中，并不能实现对交流电和直流电进行灵活的控制，导致负载可实施的工作模式单一，并不利于针对复杂交直流电源的测试。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种交直流共用电子负载，解决了负载对交直流电源进行电能回馈至电网测试时适用性差的问题。
[0004]本发明是通过如下方案予以实现的:
[0005]—种交直流共用电子负载，其特征在于，所述的交直流共用电子负载包括AC/DC功率单元、DC/DC功率单元、DC/AC功率单元、交流输入端和直流输入端;其中，AC/DC功率单元的输入端与交流输入端相连;DC/DC功率单元的输入端与直流输入端相连;AC/DC功率单元和DC/DC功率单元的输出端接入直流母线，直流母线通过接入DC/AC功率单元用于连接电网；其中，AC/DC功率单元和交流输入端之间，以及DC/DC功率单元和直流输入端之间分别接入有开关。
[0006]进一步的，所述的AC/DC功率单元中的电路结构为三电平单相全桥电路;所述的DC/DC功率单元中的电路结构为Buck-Boost电路;所述的AC/DC功率单元中的电路结构为三电平全桥逆变电路。
[0007]进一步的，AC/DC功率单元与其交流输入端处还接入有交流熔断器、LCL滤波回路和并联在开关两端的预充电支路;DC/DC功率单元与其直流输入端处还接入有直流熔断器和并联在开关两端的预充电支路。
[0008]进一步的，DC/AC功率单元的输出端与电网之间还接有LCL滤波回路、断路器和熔断器。
[0009]进一步的，所述交直流共用电子负载采用的主控制板由数字信号处理器DSP复杂可编程逻辑元件CPLD组成和2片数字信号处理器DSP;其中，2片数字信号处理器DSP分别为:逻辑数字信号处理元件LOGIC DSP和控制信号处理CONTROL DSP，并分别接入复杂可编程逻辑元件CPLD相应的端口 ；AC/DC功率单元、DC/DC功率单元以及DC/AC功率单元也和复杂可编程逻辑元件CPLD相应的端口连接
[0010]本发明和现有技术相比的有益效果是:
[0011]本发明提出了一种交直流共用电子负载，该负载中分别设置有DC/DC功率单元、AC/DC功率单元和DC/AC功率单元;该负载的工作方式采用二级变换式，其中，AC/DC功率单元的交流输入端与交流电源相连，将获得的交流整流成直流;DC/DC功率单元的直流输入端与直流电源相连，AC/DC功率单元和DC/DC功率单元的输出端接于母线上，母线通过接入DC/AC功率单元用于连接电网，将交流源、直流源输出转换为三相平衡电能输送至电网，交流输入端与AC/DC功率单元以及直流输入端与DC/DC功率单元之间都接有开关，可以实现多种应用方式，即单相直流输出、单相交流输出和交直流输出。本发明提出的交直流共用电子负载可以按需求改变交直流电源中电能的传输，使负载应用性更加全面，具有较强的适用性。
[0012]本发明提出的交直流共用负载相对于传统负载将电能转换为热能消耗以及将单相交直流电源装换为单相不平衡电能输送至电网，具有传输效率高、谐波含量低、减少能量消耗等优点。
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例的一种共用交直流电子负载的原理图；
[0014]图2是本发明实施例的AC/DC功率单元电路拓扑图；
[0015]图3是本发明实施例的DC/DC功率单元电路拓扑图；
[0016]图4是本发明实施例的DC/AC功率单元电路拓扑图；
[0017]图5是本发明实施例的共用交直流电子负载的总电路拓扑图；
[0018]图6是本发明实施例的AC/DC功率单元控制框图；
[0019]图7是本发明实施例的DC/DC功率单元控制框图；
[0020]图8是本发明实施例的DC/AC功率单元控制框图；
[0021 ]图9是本发明实施例的主控制板的控制框图；
[0022 ]图10是本发明实施例的AC/DC、DC/DC、DC/AC功率单元的协调控制、保
[0023]护与通信框图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0025](一)一种交直流共用电子负载
[0026]本发明所述的一种交直流共用电子负载，如图1所示，该电子负载主要包括:AC/DC功率单元、DC/DC功率单元、DC/AC功率单元、交流输入端和直流输入端。其中，AC/DC功率单元的输入端与交流输入端相连;DC/DC功率单元的输入端与直流输入端相连;AC/DC功率单元、DC/DC功率单元的输出端接入到直流母线上，直流母线通过接入DC/AC功率单元用于连接到电网上，实现将交直流电源的电能回馈至电网。其中，AC/DC功率单元和交流输入端之间，以及DC/DC功率单元和直流输入端之间分别接入有开关。下面就各个模块的具体结构进行详细的说明:
[0027]1)AC/DC功率单元:如图2所示，AC/DC功率单元中的电路拓扑图主要采用三电平单相全桥电路，AC/DC功率单元的交流输入端L和N端分别接入到直流电源，采用三电平高频PWM技术将单相交流整流为直流;在AC/DC功率单元的交流输入端处还接入有熔断器、开关、和开关并联的预充电支路、LCL滤波回路，
[0028]2)DC/DC功率单元:如图3所示，DC/DC功率单元中的电路拓扑图采用Buck-Boost电路结构，本实施例中的Buck-Boost电路结构主要包括2个IGBT元件和1个电感元件为:2个IGBT元件的一端依次串联，另一端分别接入直流母线的正端和负端，电感元件和2个IGBT元件的连接点相连;DC/DC功率单元的直流输入端DC+和DC-分别接入直流电源，直流电源输出的电流可以通过DC/DC功率单元中的Buck-Boo s t电路升至母线电压。在DC/DC功率单元的输入端口还接入有直流熔断器、开关和开关并联的预充电支路。
[0029]3)DC/AC功率单元:如图4所示，DC/AC功率单元中的电路拓扑图主要采用三电平中点钳位(NPC)电路拓扑，DC/AC功率单元的输入端DC+和DC-端分别连接在母线上的正负端，DC/AC功率单元的输出端经过LCL滤波回路、断路器和熔断器与电网相连;直流电源和交流电源分别通过AC/DC功率单元和DC/DC功率单元将电流经母线传输至DC/AC功率单元，DC/AC功率单元通过“1”型三电平全桥逆变为三相平衡交流电并回馈至电网。
[0030]本实施例中的DC/AC功率单元采用有源功率因数校正技术和有源滤波技术，网侧的功率因数可达0.999以上，电流谐波畸变率小于3%，不会对电网产生谐波污染。
[0031]交流电子共用负载的具体工作方式为:通过交