绿色节能试验系统关键技术研究

目前，两级变换的交流电子负载大多仅能实现稳态线性负载特性的模拟和理想并网条件下能量高效回馈的基本要求，充其量仅能满足被试电源老化筛选考核所要求的节能环保功能，而无法实现对被试电源动态负载（包括非线性负载）特性的严格测试，其优势没有完全发挥，应用受到了极大的局限。本项目所提出的绿色节能试验系统，将力图解决动态负载特性模拟和非理想条件下并网控制的技术难题。针对要解决的关键技术问题，本项目将摒弃传统的两级变换分开建模的缺陷，拟通过整体建模研究，揭示直流母线电压波动的本质及其谐波成分与两侧交流电参数间的物理关系，解决动态负载模拟时直流母线电压大范围波动与瞬变能量动态平衡的难题，同时减小输出并网电流的间谐波。在此基础上，解决非理想并网条件下瞬变能量快速回馈和有源谐波阻尼等技术糅合的难点，以提高绿色节能试验系统的并网稳定性和动态特性。本研究将为推进绿色节能试验系统的实用化进程提供理论和实验基础。

目前，电力电子负载主要模拟常规负载的稳态特性，用于被试电源的老化考核；却不能模拟不平衡负载、非线性负载、动态非线性负载时的暂态特性，用于对被试电源的完整性能测试。为此项目组从负载特性分析、模拟指令计算、电流跟踪控制、并网馈能等方面进行了深入研究。摒弃了通常采用的查表法，提出了利用数值计算方法获得模拟电流指令的方法，研究了数值计算方法的收敛性、准确性，从而构造出基于常规数字控制器的实时数字仿真RTDS系统，既可获得模拟电阻电感类负载、整流型负载时的端口电流指令，甚至还能准确获得模拟不同工况下电机端口特性时的电流指令。在此基础上，分别在单相和三相电力电子负载系统中，设计出相应的电流控制策略。揭示了单相电力电子负载系统中直流母线电压波动的机理及传统双环控制下网侧电流畸变的原因，分析了基于数字滤波器的对并网谐波电流抑制技术；提出了利用并网馈能变换器对被试电源谐波电流进行补偿的系统方案，研究了相应的谐波检测算法以及复合控制器设计。在此基础上，提出了利用电子负载模拟电机的端口特性，用于各类电机供电电源功率考核及性能测试的新型电力电子负载，将半实物仿真技术与负载模拟技术紧密结合，构造出以被试电源为实物的功率级硬件在回路仿真系统。