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目录
摘要 I
ABSTRACT II
绪论 1
1.1负载定义 1
1.1.1传统电子负载 1
1.1.2电子负载 1
1.2电子负载的分类 2
1.2.1晶体管式电子模拟负载 2
1.2.2场效应管式电子模拟负载 2
1.2.3绝缘栅双极型晶体管式模拟负载 3
1.2.4能馈式电子负载 4
1.3国内外电子负载应用水平 4
1.4研究的主要内容 5
第二章 电子负载的功能与拓扑 6
2.1直流电子负载的基本功能 6
2.1.1电子负载的功能 6
2.1.2电子负载的工作范围 7
2.2电子负载方案选择 8
2.3电子负载不同模式下的拓扑结构 8
第三章 电子负载在Simulink下建模与仿真 12
3.1电子负载的开环响应 12
3.2电子负载误差放大器调节 15
3.2.1误差放大器的选择 15
3.2.2系统误差校正设计 16
3.3电子负载N-Z法整定 20
3.3.1传递函数的近似 20
3.3.2响应参数的整定 21
3.4电子负载建模结果分析 24
3.5恒阻、恒压、恒功率模式调节器的仿真 25
第四章 直流电子负载电路设计 29
4.1电子负载功率电路的设计 29
4.2电子负载驱动电路设计 31
4.3电子负载采样电路设计 31
4.3.1电流采样 31
4.3.2电压采样 32
4.4电子负载保护电路设计 33
4.5电子负载数字控制电路设计 34
4.5.1数字控制器原理 34
4.5.2数字控制器外环与模拟控制内环的整定 36
4.5.3数字控制流程图 37
4.6电子负载电源设计 37
第五章 直流电子负载热稳定分析与机箱设计 39
5.1电子负载热稳定分析原理 39
5.2散热片的影响因素及元件布局 40
5.2.1高度、长度对散热片自然对流散热的影响 40
5.2.2厚度对散热片自然对流散热的影响 41
5.2.3体积对散热片自然对流散热的影响 41
5.2.4器件布局 41
结束语 42
致谢 43
参考文献 44
附录一 45
附录二 46
摘要
随着科技的发展，各类电力电子产品得到了越来越广泛的应用。然而目前对这些产品的试验多以滑线变阻器和电阻箱等作为负载。这些负载采用的是有级调节，阻值和负载特性曲线都是固定的，负载形式比较单一，而且也较功率小，并且占用了一定的安装空间。因此，在电源测试系统中为了提高生产率，电子负载起着重要的作用。
本文首先叙述了电子负载国内外的研究现状以及电子负载在国内外市场上的发展情况。并简要概括了设计的任务和研究手段。这样，对整个设计系统就有了初步的认识。
本文接着对电子负载的基本拓扑进行了比较与选择。在此基础上，又进一步详细介绍了该控制系统的硬件组成、控制方法以及热分析等方面的内容。在硬件设计中，对电子负载每个硬件模块进行分析。在控制方法部分中主要对电子负载采用的双环控制进行了详细的分析。在热分析部分中对电子负载散热片及散热功能进行了分析。
最后，本文就电子负载设计的特点，进行了归纳与总结。
关键词：电子负载；PID调节；前向差分；热分析
研究的主要内容
本文首先是研究直流电子负载系统的基本结构和工作原理，通过电子负载的基本拓扑分析电子负载的工作情况，然后进行电子负载控制系统设计，通过对电子负载的建模，设计一款能够迅速响应给定的调节器，随后对电子负载的控制芯片STM32F10X系列单片机以及外围调理电路进行设计，使电子负载由模拟控制变为数字控制，最后对电子负载进行热分析，保证电子负载工作在一个稳定性良好的环境中。
第一章主要介绍电子负载的研究背景和研究现状。第二章主要是介绍电子负载的基本结构和各种工作模式。第三章主要是设计电子负载的模拟控制系统设计。第四章是对电子负载电路的设计以及电子负载数字控制部分的计算。第五章是对电子负载进行热分析。
