基于PSCAD的并聯諧振逆變電路仿真分析

王婷

摘要：PSCAD軟件是一個功能強大的仿真軟件，具有電磁暫態仿真分析研究環境。因為并聯諧振式逆變電路在換流的過程中存在電磁暫態過程，因此可利用PSCAD對其進行仿真建模分析，通過其仿真波形可以準確地反映這一電磁暫態過程。

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.

關鍵詞：PSCAD;并聯諧振式逆變電路;換流;電磁暫態過程;仿真建模

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

中圖分類號：TM464? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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為逆變電路。負載換流是逆變電路換流方式中的一種，由負載來提供其換流電壓。當逆變電路的負載為容性負載時，負載電壓的相位滯后負載電流便可以實現負載換流。負載換流式的逆變電路有兩種：一種是并聯諧振式逆變電路，一種是串聯諧振式逆變電路。這兩種逆變電路在感應加熱電源中比較常用。因為負載換流式逆變電路中含有電容元件和電感元件，因此在其換流過程中會有一個電磁暫態過程。PSCAD具有電磁暫態仿真分析研究環境，通過建模仿真分析，波形可以直觀地反映電磁暫態過程。本文利用PSCAD軟件對PWM控制的并聯諧振式逆變電路進行了仿真建模，并對仿真結果進行了分析。

1? 并聯諧振式逆變電路的工作原理

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

為了分析方便，認為在理想情況下負載參數一直保持不變，逆變電路的工作頻率f一直保持不變時，UO與Ud的關系為：

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

3? 仿真分析

編譯好工程屬性：運行時間設置為0.2s;仿真時間步長設置為50？滋s。然后開始仿真運行，最后可以得到仿真結果波形圖如圖3所示。

從圖3可知，輪流給兩對橋臂加觸發脈沖，兩對橋臂輪流導通，但是因為存在換相電抗器，因此兩對橋臂會出現同時導通的這一現象，即所謂的換流過程;IGBT導通時電流也不能突變即立刻增大到穩定值，關斷時電流也不會立刻減小為0。同時也可以看出輸出電流存在諧波但接近矩形波，負載電壓UO存在諧波但接近正弦波。

4? 結語

本文利用PSCAD仿真軟件搭建了并聯諧振式逆變電路的仿真模型，通過對其仿真波形圖進行對比分析，結果可以準確地反應出并聯諧振式逆變電路的電磁暫態過程。

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