電力負載模擬器概述
電力負載仿真的概念涉及電力電子轉換器的控制，使其行為類似于實際電力負載的行為。例如，電壓源逆變器 (VSI) 可以模擬感應電機 [1]。在不同的場景下，負載模擬器的使用是必不可少的。它有助于分析在各種負載條件和環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，這可以作為在實驗室環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以使用電壓源逆變器 (VSI) 和 LCL 濾波器來實現 [2]。負載既能吸收電能，又能提供電能。針對波動電壓水平下的不同負載條件對仿真器進行了研究，并且還驗證了再生向轉換器供電的能力。然后可以在不同條件下調整控制器，以根據這些負載的性質注入所需的參考電流值。一般來說，PI 和 PID 等線性控制器在控制大多數工業過程中使用的由電力驅動器驅動的非線性負載方面不是很有效 [3]。為了填補這一空白，需要結合自適應、魯棒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仿真器才能實現。
使用電力負載模擬器進行工作
負載仿真的主要目標是為實際電氣負載設計電源接口。它可以控制電源轉換器，同時通過在多個功率級別實時仿真負載來促進系統驗證。負載仿真的兩個重要方面包括仿真目標的建模和設計有效的控制器[4]。圖 1顯示了電氣負載仿真器的示例原理圖。
圖 1：電力負載仿真器的示例示意圖 [1]
所提出的負載仿真器配置具有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操作至關重要，并使用鎖相環 (PLL) 方法進行跟蹤。電源的三相電壓作為 PLL 的輸入，并產生與電源頻率相同的正弦信號。負載仿真的實現使得重要算法生成所需的電流來模擬實際負載，并作為系統的主要組件。然后，控制系統確保 VSI 汲取或提供接近所需參考電流的電流。
由于負載仿真器 VSI 模仿電力負載的行為，因此它必須根據負載特性提取或提供有功功率。為了實現同樣的目的，VSI 通過 LCL 濾波器連接到電源，該濾波器充當接口阻抗。帶 LCL 濾波器的仿真器接口如圖 2所示。
圖 2：帶有 LCL 濾波器的仿真器接口 [1]
為了實現電源的供電和吸收，圖 1示出了背靠背 VSI 拓撲，其中一個拓撲相對于另一個充當反向功率流轉換器。需要兩個控制器來滿足所需的系統行為，并且反向功率流轉換器在電流控制模式下進行控制，以確保雙向功率流，同時維持這些背靠背轉換器之間的直流鏈路的恒定電壓。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器(LQR)。 |
