电源类产品在出厂时都需要进行测试,通常测试都是采用电阻等静态负载进行带载实验,不仅负载模拟的精度不高,还造成了测试电能的大量浪费。而能馈型电子负载可将被测电能大部分回收馈网,同时负载匹配灵活、负载模拟的效果好,其应用越来越广泛。论文首先阐述了能馈型电子负载的研究背景及意义,再从能馈型电子负载的拓扑结构和控制策略两个方面,讲述其发展趋势和目前的研究热点,接着介绍了几家主流公司的能馈型电子负载产品,以1kW单相能馈型直流电子负载为研究对象,研究与设计其硬件电路和控制策略,实现恒流、恒电阻和恒功率三种负载模拟的工作模式,并将测试的电能回收馈网。论文的主要内容包括:(1)确定主电路的拓扑结构,主电路采用“Boost升压电路+单相全桥逆变电路”,其中前级的Boost升压电路实现负载模拟功能,并且将输入电压进行升压,保证后级并网逆变电路可靠运行;后级单相逆变电路将被测电能回收并网,实现电能的回收。设计了1kW能馈型直流电子负载的硬件电路,详细介绍了各部分电路的器件选型和参数计算,绘制整个系统的原理图和PCB图。(2)研究并设计了基于电流内环、电压外环的双闭环负载模拟控制策略,其中电压外环将Boost电路的输出电压稳定在400V左右,电流内环控制Boost电路的输入电流,根据负载模拟单元的工作模式,使输入电流跟踪对应的指令值。仿真结果表明,该控制策略在恒流模式时,能够准确地跟踪电流指令值,并且在指令值突变时,能够快速地跟踪新的指令值,动态性能好。(3)针对采用滤波电容电流反馈的单相LCL型全桥逆变电路设计了电流PI控制器,并以并网电流的幅值裕度、相位裕度和稳态误差为约束条件,推导出满足控制要求的控制器参数。仿真结果显示,设计的电流PI控制器满足设计要求。(4)根据设计的硬件电路和控制策略,制作了一台1kW单相能馈型直流电子负载样机,并采用TMS320F28335为主控芯片,实现系统的控制模块功能。搭建了实验平台,对系统的各关键电路进行测试后,进行负载模拟和电能馈网实验。实验结果表明,该1kW单相能馈型直流电子负载可工作在恒流、恒电阻和恒功率三种负载模拟模式,恒流模式下,最大稳态误差为5%;当系统工作在满载情况时,并网电能功率因数为0.981,并网电流的直流分量为6mA,电能回收效率达到了95%,符合设计标准。