在电源出厂前,电子负载通过控制被试电源端口的连续型或断续型电流来模拟实际负载,完成电源的加载测试,在此同时,能馈型电子负载系统还可以将电能回馈给电网,属于一种新型电能变换系统。但目前对传统低压大电流通信电源进行加载的电子负载系统大部分为单台设备,体积较大,承受的电流应力较大,且可靠性非常低,若系统某部分发生故障将停止运行。因此针对此类问题,本文提出将模块化结构与冗余技术相结合的直流电子负载系统设计方案。模块化电能变换系统因其输入输出端串并联形式不同通常被分为四种结构,结合其各自的特点以及传统低压大功率通信电源的性能指标,确定了本文模块化系统采用输入并联输出串联(IPOS)的结构。通过对多种类型冗余拓扑的可靠性分析,最终确定了本文采用子模块并联冗余的拓扑结构,从理论上验证了系统可靠性的提高,并从平衡可靠性以及经济性的角度出发,确定了选取子模块数量的原则。重点介绍了热备份冗余以及冷备份冗余技术及各自的特点,通过对不同冗余拓扑下两种备份方式的可靠性分析,得出了两种备份方式各自的优缺点,并验证了应用冗余技术的模块化系统可大大提高可靠性。本文设计的输入并联输出串联结构子模块冗余型直流电子负载系统,子模块电路拓扑以及各自的工作原理一致,模块间可实现独立控制。各模块前级采用基于神经网络的PID控制器实现了对连续型以及断续型负载电流的模拟,模块间输入端并联,采用软件强迫均流的方法实现模块间电流的均分并运用交错并联技术有效减小了总电流纹波;各模块后级逆变单元通过隔离变压器输出串联,采用电压电流双闭环控制方式并结合级联H桥载波移相调制技术,实现了单相系统以及三相系统的单功率因数能量回馈;根据电子负载系统的功能提出了通过检测端口模拟电流来进行故障检测的方法,并分别设计了冷备份冗余以及热备份冗余方案,使得系统容错功能得以实现,提高系统可靠性。最后利用MATLAB/SIMULINK软件对冗余型输入并联输出串联(IPOS)结构直流电子负载系统进行建模与仿真分析,分别对系统正常工作状态,以及冷备份冗余运行过程和热备份冗余运行过程进行仿真分析,验证了本文所设计的系统及其热备份和冷备份冗余方案均是可行的,且通过仿真对比分析可以得出,热备份冗余运行方案系统的动态性能要优于冷备份冗余运行方案。