【導讀】電氣負載仿真的概念涉及控制電力電子轉換器，使其行為類似于實際電氣負載。例如，電壓源逆變器 (VSI) 可以仿真感應電機。在不同情況下，負載仿真器的使用至關重要。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電網的可行性。的部分是，這可以在沒有任何機電機械的情況下完成。負載仿真器可以提供負載特性來驗證控制算法和逆變器設計。因此，這是一個在實驗室環(huán)境中驗證逆變器的更靈活的平臺。
電氣負載仿真的概念涉及控制電力電子轉換器，使其行為類似于實際電氣負載。例如，電壓源逆變器 (VSI) 可以仿真感應電機。在不同情況下，負載仿真器的使用至關重要。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電網的可行性。的部分是，這可以在沒有任何機電機械的情況下完成。負載仿真器可以提供負載特性來驗證控制算法和逆變器設計。因此，這是一個在實驗室環(huán)境中驗證逆變器的更靈活的平臺。
不平衡三相四線負載設置可通過使用電壓源逆變器 (VSI) 和 LCL 濾波器來實現(xiàn) [2]。負載既能吸收電能，也能供電。研究了模擬器在波動電壓水平下的不同負載條件下的表現(xiàn)，并驗證了再生將電能反饋給轉換器的能力。然后，可以根據這些負載的性質，在不同條件下調整控制器，以注入所需的參考電流值。一般而言，PI 和 PID 等線性控制器在控制由電力驅動并用于大多數(shù)工業(yè)過程的非線性負載方面效果不佳 [3]。為了填補這一空白，需要結合自適應、穩(wěn)健和智能的非線性控制方法來設計合適的控制器，而這只有使用的非線性負載模擬器才能實現(xiàn)。
使用電氣負載模擬器
負載仿真的主要目標是設計用于實際電氣負載的電源接口。它能夠控制電源轉換器，同時通過在多個功率水平下實時仿真負載來促進系統(tǒng)驗證。負載仿真的兩個重要方面包括對仿真目標的建模和設計有效的控制器 [4]。電氣負載模擬器的示例示意圖如圖1所示。
圖 1：電氣負載模擬器的示例原理圖
所介紹的負載模擬器配置采用三相電網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運行至關重要，可使用鎖相環(huán) (PLL) 方法進行跟蹤。電源的三相電壓用作 PLL 的輸入，并產生與電源頻率相同頻率的正弦信號。負載模擬的實現(xiàn)方式是，重要算法生成要吸收的所需電流以模擬實際負載，并作為系統(tǒng)的主要組件。然后，控制系統(tǒng)確保 VSI 吸收或提供接近所需電流參考值的電流。
由于負載模擬器 VSI 模擬電氣負載的行為，因此它必須根據負載特性來獲取或提供有功功率。為了實現(xiàn)這一點，VSI 通過 LCL 濾波器連接到電源，該濾波器充當接口阻抗。圖 2 顯示了帶有 LCL 濾波器的模擬器接口。
圖 2：帶有 LCL 濾波器的仿真器接口
為了實現(xiàn)供電和供電，圖 1顯示了背靠背 VSI 拓撲結構，其中一個用作相對于另一個的反向功率流轉換器。需要兩個控制器來實現(xiàn)所需的系統(tǒng)行為，并且反向功率流轉換器以電流控制模式進行控制，以確保雙向功率流，同時保持這些背靠背轉換器之間的直流鏈路上的恒定電壓。主 VSI 通過控制策略進行控制，所使用的反饋控制器是線性二次調節(jié)器 (LQR)。
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