目前,电源装置在各个行业应用广泛。为确保性能,电源在出厂前通常需要对其进行带载测试。鉴于传统负载存在能量利用率不高、负载大小调节不便等诸多缺点,本文针对一类逆变电源的测试,研制了一种50k W直流能量回馈型交流电子负载。针对机车逆变电源直流输入的特点,确定了电子负载采用模块化并联、模块电路采用负载模拟+直流能量回馈两级结构形式。相较于交流能量回馈至电网的方式,选择直流能量回馈方式,减少了能量的转换次数,能量利用率更高。模块前级负载模拟单元采用PWM整流电路,通过控制输入电流的幅值及相角控制模拟负载的大小和类型;后级能量回馈单元采用移相全桥电路,主要实现维持中间直流母线电压的稳定、将能量回馈至逆变电源输入端的功能。对于负载模拟单元,采用单电流环控制。首先建立了单相PWM整流器数学模型,分析了PI控制+电源电压前馈的控制策略。为进一步消除稳态误差,采用无源控制,建立了PWM整流器的端口可控哈密顿(Port-Controlled Hamiltonian with Dissipation,PCHD)模型,研究了无源控制策略,并进行了仿真分析。对于能量回馈单元,采用直流电压外环、输出电流内环的控制策略。首先建立移相全桥电路的小信号模型,在此基础上,对PI控制器进行了设计。为抑制直流母线电压二倍频纹波分量对系统性能的影响,采用了在反馈通道中加入陷波滤波器的滤波措施。根据整机的技术指标,对主电路的各个元件进行参数设计,并完成了器件的选型。以DSP为主芯片、CPLD为辅助芯片完成了控制系统设计,依据对主电路的控制要求完成了DSP和CPLD的软件设计、调试。最后,在MATLAB/simulink中进行仿真,验证了设计方案是可行的;在17k W电子负载样机上进行了实验研究,在满载、半载、相位突变、负载突增和负载突减等各种工况下进行实验,分析关键点波形,结果表明该电子负载的动静态性能良好。