電子負(fù)載的幾種工作模式原理詳解

電子負(fù)載在硬件測(cè)試中是使用頻率比較高的設(shè)備之一，是一種從電源吸收電流并消耗功率的測(cè)試儀器，基本都是通過控制內(nèi)部功率器件（Mosfet）導(dǎo)通量，依靠功率管的耗散功率消耗電能。電子負(fù)載是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的一種設(shè)備，主要用于模擬實(shí)際負(fù)載的電流、電壓和功率等參數(shù)，以便對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試、分析和優(yōu)化。電子負(fù)載廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、新能源、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

一、電子負(fù)載的分類

根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和功能需求，電子負(fù)載可以分為以下幾類：

1.按照工作模式分類：可以分為恒流負(fù)載、恒壓負(fù)載、恒功率負(fù)載和恒阻負(fù)載等。

恒流工作模式

是電子負(fù)載使用最多的模式，將電子負(fù)載設(shè)置為恒流工作模式時(shí)，無論外部電壓怎么變化，負(fù)載的電流值保持恒定。要注意的是，該模式的電壓是不可以編程的。但是，如果DUT施加的電壓高于規(guī)定電流范圍內(nèi)允許的電壓，就會(huì)啟動(dòng)電子負(fù)載的過壓保護(hù)機(jī)制，跳閘并關(guān)閉輸入。

恒壓工作模式

電子負(fù)載處于恒壓工作模式時(shí)，負(fù)載模塊試圖消耗足夠的電流來控制電源電壓到程序設(shè)定的值。CV(恒壓)操作設(shè)置了電流限制，如果負(fù)載電流保持在電流限制所設(shè)置的范圍內(nèi)，輸出電壓將保持其程序設(shè)置。

當(dāng)輸出電流達(dá)到電流極限時(shí)，設(shè)備不再工作在恒壓模式下，輸出電壓不再保持恒定。相反，電子負(fù)載現(xiàn)在將輸出電流調(diào)整到其電流限制設(shè)置。如果電壓持續(xù)上升，直至超過規(guī)定電流范圍允許的電壓或最大功率，過壓保護(hù)機(jī)制啟動(dòng)，跳閘并關(guān)閉輸入。

恒功率工作模式

當(dāng)電子負(fù)載處于恒功率工作模式時(shí)，負(fù)載模塊根據(jù)程序設(shè)定的恒功率值調(diào)整被測(cè)設(shè)備的功耗。負(fù)載模塊通過測(cè)量輸入的電壓和電流來調(diào)節(jié)輸入功率，并根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器的測(cè)試數(shù)據(jù)流來調(diào)節(jié)輸入功率。

恒功率功能大部分電子負(fù)載都采用恒流電路來實(shí)現(xiàn)，原理是MCU采樣到輸入電壓后根據(jù)設(shè)定的功率值來計(jì)算輸出電流。當(dāng)然也可以通過硬件方法來實(shí)現(xiàn)，上圖就是通過硬件實(shí)現(xiàn)恒功率的方塊圖。

恒阻負(fù)載模式

當(dāng)電子負(fù)載處于恒阻工作模式時(shí)，電子負(fù)載所消耗的電流與電壓成正比，即保持阻值恒定。

上圖A和B兩點(diǎn)的電壓通過R4加在LM358的+IN腳，也就控制了R1上的電壓，從而控制R1中的電流。這樣，AB兩點(diǎn)的電壓比上電路中的電流，也就是AB兩點(diǎn)的等效電阻。當(dāng)AB兩點(diǎn)電壓變化時(shí)，R1上的電壓也隨之變化，從而通過R1的電流也相應(yīng)的變化，保證了電路的恒阻特性。

2.按照控制方式分類：可以分為手動(dòng)控制型、自動(dòng)控制型和程控控制型等。
3.按照輸出波形分類：可以分為直流負(fù)載、交流負(fù)載和脈沖負(fù)載等。
4.按照應(yīng)用領(lǐng)域分類：可以分為電力系統(tǒng)電子負(fù)載、新能源電子負(fù)載、電動(dòng)汽車電子負(fù)載等。

二、電子負(fù)載的使用要點(diǎn)

在使用電子負(fù)載時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

1.選擇合適的電子負(fù)載類型：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和需求，選擇合適的電子負(fù)載類型，以滿足測(cè)試、分析和優(yōu)化的需求。

2.確保電子負(fù)載的安全性：在安裝和使用電子負(fù)載時(shí)，要確保設(shè)備的安全性，避免發(fā)生觸電、短路等安全事故。

3.注意電子負(fù)載的工作范圍：在使用電子負(fù)載時(shí)，要確保其工作范圍符合實(shí)際需求，避免超出設(shè)備的最大工作范圍。

4.定期維護(hù)和檢查：為了確保電子負(fù)載的正常運(yùn)行和使用壽命，需要定期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和檢查。

5.遵循操作規(guī)程：在使用電子負(fù)載時(shí)，要嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致的設(shè)備損壞或安全事故。

三、電子負(fù)載使用中的典型案例

1.電力系統(tǒng)測(cè)試：在電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行過程中，需要對(duì)各種電氣設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，以確保其性能和安全性。電子負(fù)載可以模擬實(shí)際負(fù)載，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)和故障等多種工況的測(cè)試。

2.新能源并網(wǎng)測(cè)試：隨著新能源的發(fā)展，越來越多的光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等并入電網(wǎng)。在并網(wǎng)過程中，需要對(duì)新能源發(fā)電設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，以確保其與電網(wǎng)的匹配性。電子負(fù)載可以模擬實(shí)際負(fù)載，對(duì)新能源發(fā)電設(shè)備進(jìn)行并網(wǎng)測(cè)試。

3.電動(dòng)汽車充電測(cè)試：電動(dòng)汽車的普及和發(fā)展，對(duì)充電設(shè)施提出了更高的要求。在充電設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，需要對(duì)充電樁進(jìn)行測(cè)試，以確保其性能和安全性。電子負(fù)載可以模擬實(shí)際充電過程，對(duì)充電樁進(jìn)行充電測(cè)試。

4.電源產(chǎn)品性能評(píng)估：在電源產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，需要對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)估。電子負(fù)載可以模擬實(shí)際負(fù)載，對(duì)電源產(chǎn)品進(jìn)行各種工況的性能評(píng)估。

總之，電子負(fù)載作為一種重要的電力測(cè)試設(shè)備，在電力系統(tǒng)、新能源、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在使用電子負(fù)載時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和需求選擇合適的設(shè)備類型，并注意設(shè)備的安全性和工作范圍。通過電子負(fù)載的測(cè)試和分析，可以為電力系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)提供有力支持。