电气负载模拟器

电气负载仿真的概念涉及控制电力电子转换器，使其行为类似于实际电气负载。例如，电压源逆变器 (VSI) 可以仿真感应电机。在不同情况下，负载仿真器的使用至关重要。它有助于分析在各种负载条件和环境下将多台机器连接到电网的可行性。的部分是，这可以在没有任何机电机械的情况下完成。负载仿真器可以提供负载特性来验证控制算法和逆变器设计。因此，这是一个在实验室环境中验证逆变器的更灵活的平台。

不平衡三相四线负载设置可通过使用电压源逆变器 (VSI) 和 LCL 滤波器来实现 [2]。负载既能吸收电能，也能供电。研究了模拟器在波动电压水平下的不同负载条件下的表现，并验证了再生将电能反馈给转换器的能力。然后，可以根据这些负载的性质，在不同条件下调整控制器，以注入所需的参考电流值。一般而言，PI 和 PID 等线性控制器在控制由电力驱动并用于大多数工业过程的非线性负载方面效果不佳 [3]。为了填补这一空白，需要结合自适应、稳健和智能的非线性控制方法来设计合适的控制器，而这只有使用的非线性负载模拟器才能实现。

使用电气负载模拟器

负载仿真的主要目标是设计用于实际电气负载的电源接口。它能够控制电源转换器，同时通过在多个功率水平下实时仿真负载来促进系统验证。负载仿真的两个重要方面包括对仿真目标的建模和设计有效的控制器 [4]。电气负载模拟器的示例示意图如图1所示。

图 1：电气负载模拟器的示例原理图

所介绍的负载模拟器配置采用三相电网或三相电压源逆变器 (VSI) 作为电源。电源电压的相位角对于准确运行至关重要，可使用锁相环 (PLL) 方法进行跟踪。电源的三相电压用作 PLL 的输入，并产生与电源频率相同频率的正弦信号。负载模拟的实现方式是，重要算法生成要吸收的所需电流以模拟实际负载，并作为系统的主要组件。然后，控制系统确保 VSI 吸收或提供接近所需电流参考值的电流。

由于负载模拟器 VSI 模拟电气负载的行为，因此它必须根据负载特性来获取或提供有功功率。为了实现这一点，VSI 通过 LCL 滤波器连接到电源，该滤波器充当接口阻抗。图 2 显示了带有 LCL 滤波器的模拟器接口。

图 2：带有 LCL 滤波器的仿真器接口

为了实现供电和供电，图 1显示了背靠背 VSI 拓扑结构，其中一个用作相对于另一个的反向功率流转换器。需要两个控制器来实现所需的系统行为，并且反向功率流转换器以电流控制模式进行控制，以确保双向功率流，同时保持这些背靠背转换器之间的直流链路上的恒定电压。主 VSI 通过控制策略进行控制，所使用的反馈控制器是线性二次调节器 (LQR)。