作者：ERIC TURNER，Intepro Systems

負載組通常用于電源和其他功率轉換設備（包括電機驅動器和逆變器）的產品設計和生產測試。負載組有兩種形式：基本（本質上是一組功率電阻器）和采用有源電路來動態模擬不斷變化的負載曲線的電子系統。作為產品最終生產測試的一部分，負載組通常用于執行產品老化以消除早期故障（嬰兒死亡率）。電子負載經常集成到自動化測試系統中。測試配置文件要么存儲在單元中，要么通過計算機接口上傳，以便可以編譯測試數據以用于報告或存檔目的。 ?

大多數負載組的共同點是它們占用空間、消耗大量能量并產生熱量和噪音。本文介紹了具有再生輸出或 ELR 的電子負載解決這些問題的方法。它還介紹了工程師在談到 ELR 提供的顯著優勢時提出的典型問題，以及在現場使用 ELR 的制造商的答案。

負載銀行問題

一般而言，負載組具有許多可能對效率、易用性、工作環境質量和費用產生負面影響的共同特征。最明顯的問題是能源消耗。例如，一個典型的 10 kW 負載組將消耗超過 10 kW 的功率以提供該功能。

高功耗導致冷卻問題，因為必須處理來自負載的熱量。小型負載組可能只需要增加空調，大多數負載都是風扇冷卻的，這進一步增加了能源消耗，并且還會顯著增加環境噪音水平。對于需要水冷的負載組，可能會產生能源成本和大量安裝費用。 ?

由于許多負載組的功耗和冷卻要求，這些單元可能很大、笨重且有時無法移動。

帶再生輸出的電子負載

上述所有問題都與負載組產生的能量浪費有關。但是，如果可以捕獲大部分能量呢？答案是肯定的。如何？通過使用與電力線輸入同步的逆變器級將電力重定向回公用事業。

圖 1說明了這種閉環系統是如何運行的。從主電源向被測設備供電。具有再生輸出 (ELR) 的電子負載提供規定的負載曲線和用于將電源返回到主電源的內部微型逆變器。

圖 1：閉環再生負載測試系統。

ELR 方法的結果非常顯著——總能耗降低了 93%。它還對裝置的尺寸、冷卻要求和可聽噪聲有顯著影響。在 10kW 時，ELR 僅散發 700W 的熱量（這與典型的吹風機大致相同）。只需簡單的插頭連接到標準線路電壓即可。

僅耗散 700W 的熱量的其他幾個好處意味著更小的冷卻風扇，這可以減少可聞噪音以實現耳語般安靜的運行。與典型的風冷負載相比，再生負載的功率密度也高出 2-3 倍，從而減少了機架或工作臺空間。

實施再生負載組的秘訣是后端轉換系統。如圖2所示，直流能量流入 DC-DC 轉換器，該轉換器連接到 DC-AC 逆變器（電流源），然后與配電網同步以回收能量。該技術類似于并網光伏逆變器 (PV)。?

圖 2：電子負載直流輸出應用于并網逆變器級。??

關于 ELR 的問答

當測試工程師研究 ELR 技術時，經常會出現問題，因為它的好處似乎好得令人難以置信。Intepro Systems 目前有幾種型號的 ELR 系統正在生產中，因此我們編制了以下典型問題列表和我們的回答：

問題：我的能量計會倒轉嗎？

回答： ELR 可回收高達 95% 的負載能量并將其循環回設施的交流電源網絡。在大多數情況下，從 ELR 回收的電力遠低于建筑物本地配電網絡消耗的電力（圖 3）；所以，不，儀表不會倒轉——但它會大大減慢。

圖 3：ELR 通常只占總公用事業負載的一小部分。 ??

問題：我可以將 ELR 連接到獨立電源嗎？

回答： 是的，如果設施有獨立的電源，例如發電機、光伏系統或電池，并且被測單元不從公用事業公司獲取電力，則可以連接。在這種情況下，ELR 是本地網絡的凈貢獻者。

問題： 如果公用電網掉線并且直流能量是從未連接到電網的設備中產生的，會發生什么？在這種情況下，ELR 會繼續提供電力并可能會震驚某人嗎？

答： 不可以。ELR 必須包括一個自動電網監控系統，該系統檢測用于電網同步的相電壓和頻率。如果電網退出，ELR 也會退出。這就是所謂的“防孤島效應”，其運行原理與并網太陽能逆變器相同。在 ELR 的情況下，設備只是簡單地關閉并等待操作員將其重新打開。

問題：ELR 比標準負載更昂貴。除了明顯的優勢，我如何證明增加的成本是合理的？

答： ELR 裝置的現場經驗表明，通過降低能源成本獲得的投資回報約為三年。

具有再生輸出的電子負載為電源和其他電源轉換系統的負載測試提供了一種綠色解決方案。它們回收了 90% 以上的負載能量。

ELR 的可靠性很高，因為負載消耗的熱量非常少，每千瓦，施加到被測設備上。例如， Intepro 的ELR9000（圖 4）和ELR5000系列 單元不需要并聯多個 MOSFET 或 IGBT 來處理散熱問題。?

圖 4：Intepro ELR9000 機架式裝置的額定功率高達 10.5 kW。最多可以并聯 10 個單元來模擬更高的功率負載。

審核編輯 黃昊宇