電氣負(fù)載仿真的概念涉及控制電力電子轉(zhuǎn)換器，使其行為類(lèi)似于實(shí)際電氣負(fù)載。例如，電壓源逆變器 (VSI) 可以仿真感應(yīng)電機(jī)。在不同情況下，負(fù)載仿真器的使用至關(guān)重要。它有助于分析在各種負(fù)載條件和環(huán)境下將多臺(tái)機(jī)器連接到電網(wǎng)的可行性。的部分是，這可以在沒(méi)有任何機(jī)電機(jī)械的情況下完成。負(fù)載仿真器可以提供負(fù)載特性來(lái)驗(yàn)證控制算法和逆變器設(shè)計(jì)。因此，這是一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中驗(yàn)證逆變器的更靈活的平臺(tái)。

不平衡三相四線負(fù)載設(shè)置可通過(guò)使用電壓源逆變器 (VSI) 和 LCL 濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn) [2]。負(fù)載既能吸收電能，也能供電。研究了模擬器在波動(dòng)電壓水平下的不同負(fù)載條件下的表現(xiàn)，并驗(yàn)證了再生將電能反饋給轉(zhuǎn)換器的能力。然后，可以根據(jù)這些負(fù)載的性質(zhì)，在不同條件下調(diào)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(qū)動(dòng)并用于大多數(shù)工業(yè)過(guò)程的非線性負(fù)載方面效果不佳 [3]。為了填補(bǔ)這一空白，需要結(jié)合自適應(yīng)、穩(wěn)健和智能的非線性控制方法來(lái)設(shè)計(jì)合適的控制器，而這只有使用的非線性負(fù)載模擬器才能實(shí)現(xiàn)。

使用電氣負(fù)載模擬器

負(fù)載仿真的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)用于實(shí)際電氣負(fù)載的電源接口。它能夠控制電源轉(zhuǎn)換器，同時(shí)通過(guò)在多個(gè)功率水平下實(shí)時(shí)仿真負(fù)載來(lái)促進(jìn)系統(tǒng)驗(yàn)證。負(fù)載仿真的兩個(gè)重要方面包括對(duì)仿真目標(biāo)的建模和設(shè)計(jì)有效的控制器 [4]。電氣負(fù)載模擬器的示例示意圖如圖1所示。

圖 1：電氣負(fù)載模擬器的示例原理圖

所介紹的負(fù)載模擬器配置采用三相電網(wǎng)或三相電壓源逆變器 (VSI) 作為電源。電源電壓的相位角對(duì)于準(zhǔn)確運(yùn)行至關(guān)重要，可使用鎖相環(huán) (PLL) 方法進(jìn)行跟蹤。電源的三相電壓用作 PLL 的輸入，并產(chǎn)生與電源頻率相同頻率的正弦信號(hào)。負(fù)載模擬的實(shí)現(xiàn)方式是，重要算法生成要吸收的所需電流以模擬實(shí)際負(fù)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(fù)載模擬器 VSI 模擬電氣負(fù)載的行為，因此它必須根據(jù)負(fù)載特性來(lái)獲取或提供有功功率。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，VSI 通過(guò) LCL 濾波器連接到電源，該濾波器充當(dāng)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(shí)現(xiàn)供電和供電，圖 1顯示了背靠背 VSI 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中一個(gè)用作相對(duì)于另一個(gè)的反向功率流轉(zhuǎn)換器。需要兩個(gè)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的系統(tǒng)行為，并且反向功率流轉(zhuǎn)換器以電流控制模式進(jìn)行控制，以確保雙向功率流，同時(shí)保持這些背靠背轉(zhuǎn)換器之間的直流鏈路上的恒定電壓。主 VSI 通過(guò)控制策略進(jìn)行控制，所使用的反饋控制器是線性二次調(diào)節(jié)器 (LQR)。