種諧振型軟性逆變器的分析與仿真許哲雄，徐國卿上海鐵迫大學(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關(guān)逆吏有箝位請振岌流壞節(jié)逆變器的原理與特點，針對軟性開關(guān)逆變器與感應(yīng)電機構(gòu)成的交浼傳動系統(tǒng)，建立了系跣的分析模型和教學(xué)仿真模型，并給出了用于機車交浼傳動的諧振逆變器電機系統(tǒng)的仿真結(jié)果。

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

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

　　諧振軟開關(guān)逆變器中的直流環(huán)節(jié)諧振型逆變器結(jié)構(gòu)簡單適用性強，成為目前的研究焦點。但由于諧振軟開關(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驗室樣機階段。性能優(yōu)越的電路拓撲結(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)元件的計算機輔助設(shè)計等，是目前該類逆變器的重要研究方向。

　　率開關(guān)器件與7級管隊與，及箝位電源包括箝位電容等構(gòu)成。電路工作時諧振電壓的箝位值。，即箝位電源，的電壓值，可根據(jù)開關(guān)器件電壓承受能力來確定。

　　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=，電感與電容通過極管，開始諧振①⑥當上升至?xí)r工作模式結(jié)束。

　　坫金項上海市科技啟明，計劃項3謝6；上海教委青年基金項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極管，電流為零時承受反向電壓截止。

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

　　工作模式4當逆變器開關(guān)器件需要動作時，開通開關(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通過開關(guān)器件廠諧振，電容的電壓人下降，直至為零2，此時逆變器開關(guān)器件在零電壓下動作，同時開關(guān)器件廠也關(guān)斷，從而完成廠個工作周期。

　　1.2諧振環(huán)節(jié)模型與中間電壓過零條件諧振條件電機電感，級遠大于諧振電感山出級。在個諧振周期內(nèi)，負載電流變化不大，在分析可視負載電流為恒流源逆變器與電機在諧振周期內(nèi)可用1虛線右邊的恒流源等效。此時諧振環(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)報電壓誚振過零的條件為A2272+石2，只要滿足及=，情況下電壓諧振過零條件式4，則不忽略電阻及亦能滿足電壓諧振過零。在有源箝位諧振直流環(huán)節(jié)電路電容電壓1諧振回零的過程中，電容電壓初始值為當諧振電感的電流初始值滿足，么，便可以確保電壓回零，從而實現(xiàn)軟開關(guān)工作。

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

　　對于式5，可進步得到基礎(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，在仿真時對逆變器求解，電流作為恒流源；對電機求解，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即可完成對具有諧振環(huán)節(jié)的逆變器異步電機系統(tǒng)的數(shù)字仿真。

　　3仿真實例以我國第臺交流傳動內(nèi)燃調(diào)車機車的牽引動力系統(tǒng)為例，用研制的仿真軟件進行分析。電機參數(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；電機的額定線電壓，=70；電機極對數(shù)戶=6；額定工作點的定子電阻器電機系統(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。軟性開關(guān)逆變電路及其應(yīng)用。北京機械工業(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，1992，12童永勝。種軟開關(guān)組合式變換器拓拆的分析與實現(xiàn)0.南京南京航空航天大學(xué)，1994.

　　徐國卿，萬艷，陶生桂，種改進的逆變器感應(yīng)電機系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。鐵道學(xué)報，1999，537工況硬開關(guān)逆變有螓箝位諧振式硬開關(guān)逆變有源箝位諧振式器電機系統(tǒng)逆變器電機系統(tǒng)器電機系統(tǒng)逆變器電機系統(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81導(dǎo)通平均損，戶，個扣1開關(guān)損耗逆變器損耗4結(jié)論軟性開關(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，實現(xiàn)裝置輕置化小型化等諸方面有著硬開關(guān)逆變器不可比擬的優(yōu)點，在將來中等容量逆變器電機系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。