电源电池需求的增长使得快速、精确、稳定模拟多种负载特性成为电子负载的发展方向,电力电子装置的增加造成弱电网现象,其并网优化也成为研究热点。本文分析了能馈型直流电子负载的技术进展,研究了负载模拟和能馈并网功率电路、高精度快速响应的负载模拟策略、高精度抗扰动的能馈并网策略和弱电网滤波及前馈控制策略,研制了隔离型能馈直流电子负载样机并进行试验。论文的主要研究内容如下:(1)研究了隔离型能馈直流电子负载的功率电路。负载模拟采用ZVS移相全桥拓扑,分析了电路工作模态,仿真验证驱动特性和软开关特性;能馈并网采用H4逆变全桥拓扑,分析单极性倍频调制的谐波特性,仿真验证输出谐波的高频优势。(2)设计了基于自组织模糊PI控制器的低静差、快速响应和低超调过冲的负载模拟策略。针对PI静态误差和低鲁棒性,引入模糊控制和自组织比例型输入量化因子自动调整PI系数。仿真得出,相比常规模糊控制,自组织模糊控制系统0.8ms完成恒流7A负载模拟,调节时间减少了73.3%,最大超调量降低了69.9%,动态切换时间低于0.67ms。(3)探索了基于“PI+QPR(准比例谐振)”双闭环控制器的抗电网频率偏移的能馈并网策略。为保证能量流动和电网波动鲁棒性,采用功率平衡双闭环及内环QPR控制器,设计QPR参数。3k W系统仿真得出,QPR控制器在电网50Hz时电流谐波低至3.44%,基频波动至49.5Hz时电流谐波控制在3.47%,验证了所设计QPR控制器的可行性。(4)优化了感抗性和多谐波弱电网下的滤波器和前馈控制策略。采用电容并联电阻的无源阻尼优化设计了弱电网LCL型滤波器,提高了高频性能;研究了感抗弱电网下的滤波器无源阻尼变化,针对电网谐波设计电网电压比例前馈方案。仿真得出,在含有9.26%谐波的弱电网,3k W系统并网输出谐波4.00%的电流,符合并网标准。(5)研制了隔离型能馈直流电子负载样机并进行功率电路关键波形、负载模拟、能馈并网和弱电网并网试验。试验结果表明,功率电路参数合理,可正常工作;各种负载特性模拟误差均低于4%,负载切换时间低至1.7ms;理想电网并网电流谐波满载时低至2.641%,功率因数为0.998;弱电网并网电流谐波在满载时低至2.988%,功率因数高达0.998,系统弱电网鲁棒性良好,符合并网标准。