種諧振型軟性逆變器的分析與仿真許哲雄，徐國(guó)卿上海鐵迫大學(xué)電氣工程系，上海20，31擱要討論了種新型的適合于中等容量的軟性開(kāi)關(guān)逆吏有箝位請(qǐng)振岌流壞節(jié)逆變器的原理與特點(diǎn)，針對(duì)軟性開(kāi)關(guān)逆變器與感應(yīng)電機(jī)構(gòu)成的交浼傳動(dòng)系統(tǒng)，建立了系跣的分析模型和教學(xué)仿真模型，并給出了用于機(jī)車交浼傳動(dòng)的諧振逆變器電機(jī)系統(tǒng)的仿真結(jié)果。

　　關(guān)縵詞逆變器，軟性逆變，請(qǐng)振直流環(huán)節(jié)，交流傳動(dòng)系統(tǒng)目前逆變器的控制主要采用基于硬開(kāi)關(guān)的脈寬調(diào)制，胃技術(shù)，功率開(kāi)關(guān)器件在高電壓下導(dǎo)通大電流下關(guān)斷，這使得功率器件開(kāi)關(guān)損耗大容易引起次擊穿，限制了開(kāi)關(guān)頻率的提高，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾和較大的器件應(yīng)力。

　　90年代初，03教授提出了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的概念，應(yīng)用諧振原理讓功率開(kāi)關(guān)器件在零電流下關(guān)斷或零電壓下開(kāi)通，從而使開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)損耗大大下降，減小了逆變器的尺寸與重量。諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)突出的優(yōu)勢(shì)使其在電力電子領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展前景，2.

　　諧振軟開(kāi)關(guān)逆變器中的直流環(huán)節(jié)諧振型逆變器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適用性強(qiáng)，成為目前的研究焦點(diǎn)。但由于諧振軟開(kāi)關(guān)逆變器的研究歷史較短，大多數(shù)研究成果尚處于小容量的實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)階段。性能優(yōu)越的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析模型的建立包括諧振條件的建立以及諧振環(huán)節(jié)元件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等，是目前該類逆變器的重要研究方向。

　　率開(kāi)關(guān)器件與7級(jí)管隊(duì)與，及箝位電源包括箝位電容等構(gòu)成。電路工作時(shí)諧振電壓的箝位值。，即箝位電源，的電壓值，可根據(jù)開(kāi)關(guān)器件電壓承受能力來(lái)確定。

　　1.1有源箝位諧振直流環(huán)節(jié)諧振電路工作模式分析有源箝位諧振直流環(huán)節(jié)諧振電路工作原理可分為5個(gè)工作模式。

　　工作模式設(shè)電路初始狀態(tài)諧振電容的電壓，=，電感1的電流4=，電感與電容通過(guò)極管，開(kāi)始諧振①⑥當(dāng)上升至?xí)r工作模式結(jié)束。

　　坫金項(xiàng)上海市科技啟明，計(jì)劃項(xiàng)3謝6；上海教委青年基金項(xiàng)95983工作模式2極管久導(dǎo)通，電感乙與箝位電源接通，電感電流。以斜率幻下降2電容電壓被箝位在當(dāng)極管，電流為零時(shí)承受反向電壓截止。

　　工作模式3極管，截止后，諧振電路斷開(kāi)，逆變器直流輸人端電壓為直流供電電壓2③。

　　工作模式4當(dāng)逆變器開(kāi)關(guān)器件需要?jiǎng)幼鲿r(shí)，開(kāi)通開(kāi)關(guān)器件7廠，電感與箝位電源接通，電感電流以斜率1幻，1下降，電容兩端電壓仍被箝位在4.，2.iI化乃上諧振電容電壓與電感電流曲線工作模式5關(guān)斷7，則電容與電感1通過(guò)開(kāi)關(guān)器件廠諧振，電容的電壓人下降，直至為零2，此時(shí)逆變器開(kāi)關(guān)器件在零電壓下動(dòng)作，同時(shí)開(kāi)關(guān)器件廠也關(guān)斷，從而完成廠個(gè)工作周期。

　　1.2諧振環(huán)節(jié)模型與中間電壓過(guò)零條件諧振條件電機(jī)電感，級(jí)遠(yuǎn)大于諧振電感山出級(jí)。在個(gè)諧振周期內(nèi)，負(fù)載電流變化不大，在分析可視負(fù)載電流為恒流源逆變器與電機(jī)在諧振周期內(nèi)可用1虛線右邊的恒流源等效。此時(shí)諧振環(huán)節(jié)容電壓；尺為電源內(nèi)阻和諧振電感內(nèi)阻及連接咔線電阻之和。

　　其中5電阻尺值很小，般可忽略，故有上海鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)電壓誚振過(guò)零的條件為A2272+石2，只要滿足及=，情況下電壓諧振過(guò)零條件式4，則不忽略電阻及亦能滿足電壓諧振過(guò)零。在有源箝位諧振直流環(huán)節(jié)電路電容電壓1諧振回零的過(guò)程中，電容電壓初始值為當(dāng)諧振電感的電流初始值滿足，么，便可以確保電壓回零，從而實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)工作。

　　2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型與仿真分析考慮感應(yīng)電機(jī)集膚效應(yīng)及鐵心損耗時(shí)，電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型可用多階梯網(wǎng)絡(luò)描述，相應(yīng)地，逆變器電機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)方程可寫為⑷對(duì)于具有有源箝位諧振直流環(huán)節(jié)的逆變器電機(jī)系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)各不同的工作模式4，其狀態(tài)方程為其中山，上述矩陣中的電機(jī)參數(shù)矩陣說(shuō)明詳文獻(xiàn)2，限于篇幅，不再重復(fù)。

　　對(duì)于式5，可進(jìn)步得到基礎(chǔ)變換的狀態(tài)變量方程式幻電流1電磁轉(zhuǎn)矩幻電流電磁轉(zhuǎn)軹，在仿真時(shí)對(duì)逆變器求解，電流作為恒流源；對(duì)電機(jī)求解，1作為恒壓源。由式6求出在仿真的第步中基礎(chǔ)變換的狀態(tài)方程解答為根據(jù)式7即可完成對(duì)具有諧振環(huán)節(jié)的逆變器異步電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字仿真。

　　3仿真實(shí)例以我國(guó)第臺(tái)交流傳動(dòng)內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車的牽引動(dòng)力系統(tǒng)為例，用研制的仿真軟件進(jìn)行分析。電機(jī)參數(shù)為額定功率尸N=165kW；額定轉(zhuǎn)矩N=5820N，m；額定轉(zhuǎn)速為nN =1500；電機(jī)的額定線電壓，=70；電機(jī)極對(duì)數(shù)戶=6；額定工作點(diǎn)的定子電阻器電機(jī)系統(tǒng)的仿真波形。1為上述兩類系統(tǒng)的功率損耗比較結(jié)果，可新型逆變器供電情況下的系統(tǒng)損耗比PWM硬開(kāi)關(guān)逆變器供電情況下的系統(tǒng)損耗要小得多。

　　王聰。軟性開(kāi)關(guān)逆變電路及其應(yīng)用。北京機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

　　王聰。0，方諦癡裥湍姹淦韉姆⒄褂胗τ蜜。電氣傳動(dòng)，1992，12童永勝。種軟開(kāi)關(guān)組合式變換器拓拆的分析與實(shí)現(xiàn)0.南京南京航空航天大學(xué)，1994.

　　徐國(guó)卿，萬(wàn)艷，陶生桂，種改進(jìn)的逆變器感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。鐵道學(xué)報(bào)，1999，537工況硬開(kāi)關(guān)逆變有螓箝位諧振式硬開(kāi)關(guān)逆變有源箝位諧振式器電機(jī)系統(tǒng)逆變器電機(jī)系統(tǒng)器電機(jī)系統(tǒng)逆變器電機(jī)系統(tǒng)輸出功串定子基波銅耗基波鐵耗，基波雜散損，戶以附加損耗戶總損耗尸個(gè)81導(dǎo)通平均損，戶，個(gè)扣1開(kāi)關(guān)損耗逆變器損耗4結(jié)論軟性開(kāi)關(guān)技術(shù)逆變器是種很有發(fā)展前途的逆變器，它在提高開(kāi)關(guān)管工作壽命防止次擊穿減小電磁輻射降低裝置損耗，實(shí)現(xiàn)裝置輕置化小型化等諸方面有著硬開(kāi)關(guān)逆變器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在將來(lái)中等容量逆變器電機(jī)系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。