王婷

摘要：PSCAD軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真軟件，具有電磁暫態(tài)仿真分析研究環(huán)境。因?yàn)椴⒙?lián)諧振式逆變電路在換流的過(guò)程中存在電磁暫態(tài)過(guò)程，因此可利用PSCAD對(duì)其進(jìn)行仿真建模分析，通過(guò)其仿真波形可以準(zhǔn)確地反映這一電磁暫態(tài)過(guò)程。

Abstract： PSCAD software is a powerful simulation software with an electromagnetic transient simulation analysis research environment. Because the parallel resonant inverter circuit has electromagnetic transient process in the process of commutation， it can be simulated and analyzed by PSCAD， and the electromagnetic transient process can be accurately reflected by its simulation waveform.

關(guān)鍵詞：PSCAD;并聯(lián)諧振式逆變電路;換流;電磁暫態(tài)過(guò)程;仿真建模

Key words： PSCAD;parallel resonant inverter circuit;commutation;electromagnetic transient process;simulation modeling

中圖分類(lèi)號(hào)：TM464? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）31-0260-02

0? 引言

將直流電能變換成交流電能的電路稱(chēng)為逆變電路。負(fù)載換流是逆變電路換流方式中的一種，由負(fù)載來(lái)提供其換流電壓。當(dāng)逆變電路的負(fù)載為容性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電壓的相位滯后負(fù)載電流便可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。負(fù)載換流式的逆變電路有兩種：一種是并聯(lián)諧振式逆變電路，一種是串聯(lián)諧振式逆變電路。這兩種逆變電路在感應(yīng)加熱電源中比較常用。因?yàn)樨?fù)載換流式逆變電路中含有電容元件和電感元件，因此在其換流過(guò)程中會(huì)有一個(gè)電磁暫態(tài)過(guò)程。PSCAD具有電磁暫態(tài)仿真分析研究環(huán)境，通過(guò)建模仿真分析，波形可以直觀地反映電磁暫態(tài)過(guò)程。本文利用PSCAD軟件對(duì)PWM控制的并聯(lián)諧振式逆變電路進(jìn)行了仿真建模，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。

1? 并聯(lián)諧振式逆變電路的工作原理

基本的并聯(lián)諧振式逆變電路的原理圖如圖1所示，其中四個(gè)橋臂分別由T1～T4四個(gè)晶閘管構(gòu)成，并且每個(gè)橋臂都串聯(lián)了一個(gè)電感量很小的電感來(lái)防止電流上升過(guò)快。輪流給1、4和2、3兩對(duì)橋臂觸發(fā)脈沖。負(fù)載是一個(gè)并聯(lián)諧振電路，由電感L和電阻R串聯(lián)再和電容 C 并聯(lián)構(gòu)成。該電路是電流型逆變電路，因此最后得到的負(fù)載電流波形接近矩形波。此外由于負(fù)載電路的諧振頻率和交替觸發(fā)脈沖的頻率相接近，諧波只在負(fù)載電路上產(chǎn)生特別小的一個(gè)壓降，故負(fù)載的電壓波形接近正弦波。

為了分析方便，認(rèn)為在理想情況下負(fù)載參數(shù)一直保持不變，逆變電路的工作頻率f一直保持不變時(shí)，UO與Ud的關(guān)系為：

式中UO—輸出電壓有效值;

Ud—輸入電壓有效值。

2? 建立仿真模型

圖2是建立的并聯(lián)諧振式逆變電路的仿真模型。為了便于控制，在實(shí)際的建模中采用全控型電力電子器件IGBT。其觸發(fā)脈沖為兩個(gè)互差 180°的 PWM控制信號(hào)。電路參數(shù)設(shè)置如下：電源電壓為100V;L1=L2=L3=L4=1H;L=20H;R=80？贅;C=2？滋F;Ld=1000H;IGBT采用默認(rèn)設(shè)置。

3? 仿真分析

編譯好工程屬性：運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為0.2s;仿真時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置為50？滋s。然后開(kāi)始仿真運(yùn)行，最后可以得到仿真結(jié)果波形圖如圖3所示。

從圖3可知，輪流給兩對(duì)橋臂加觸發(fā)脈沖，兩對(duì)橋臂輪流導(dǎo)通，但是因?yàn)榇嬖趽Q相電抗器，因此兩對(duì)橋臂會(huì)出現(xiàn)同時(shí)導(dǎo)通的這一現(xiàn)象，即所謂的換流過(guò)程;IGBT導(dǎo)通時(shí)電流也不能突變即立刻增大到穩(wěn)定值，關(guān)斷時(shí)電流也不會(huì)立刻減小為0。同時(shí)也可以看出輸出電流存在諧波但接近矩形波，負(fù)載電壓UO存在諧波但接近正弦波。

4? 結(jié)語(yǔ)

本文利用PSCAD仿真軟件搭建了并聯(lián)諧振式逆變電路的仿真模型，通過(guò)對(duì)其仿真波形圖進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果可以準(zhǔn)確地反應(yīng)出并聯(lián)諧振式逆變電路的電磁暫態(tài)過(guò)程。

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