基于PSCAD的并联谐振逆变电路仿真分析

王婷

摘要：PSCAD软件是一个功能强大的仿真软件，具有电磁暂态仿真分析研究环境。因为并联谐振式逆变电路在换流的过程中存在电磁暂态过程，因此可利用PSCAD对其进行仿真建模分析，通过其仿真波形可以准确地反映这一电磁暂态过程。

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.

關键词：PSCAD;并联谐振式逆变电路;换流;电磁暂态过程;仿真建模

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

中图分类号：TM464                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）31-0260-02

0  引言

将直流电能变换成交流电能的电路称为逆变电路。负载换流是逆变电路换流方式中的一种，由负载来提供其换流电压。当逆变电路的负载为容性负载时，负载电压的相位滞后负载电流便可以实现负载换流。负载换流式的逆变电路有两种：一种是并联谐振式逆变电路，一种是串联谐振式逆变电路。这两种逆变电路在感应加热电源中比较常用。因为负载换流式逆变电路中含有电容元件和电感元件，因此在其换流过程中会有一个电磁暂态过程。PSCAD具有电磁暂态仿真分析研究环境，通过建模仿真分析，波形可以直观地反映电磁暂态过程。本文利用PSCAD软件对PWM控制的并联谐振式逆变电路进行了仿真建模，并对仿真结果进行了分析。

1  并联谐振式逆变电路的工作原理

基本的并联谐振式逆变电路的原理图如图1所示，其中四个桥臂分别由T1～T4四个晶闸管构成，并且每个桥臂都串联了一个电感量很小的电感来防止电流上升过快。轮流给1、4和2、3两对桥臂触发脉冲。负载是一个并联谐振电路，由电感L和电阻R串联再和电容 C 并联构成。该电路是电流型逆变电路，因此最后得到的负载电流波形接近矩形波。此外由于负载电路的谐振频率和交替触发脉冲的频率相接近，谐波只在负载电路上产生特别小的一个压降，故负载的电压波形接近正弦波。

为了分析方便，认为在理想情况下负载参数一直保持不变，逆变电路的工作频率f一直保持不变时，UO与Ud的关系为：

式中UO—输出电压有效值;

Ud—输入电压有效值。

2  建立仿真模型

图2是建立的并联谐振式逆变电路的仿真模型。为了便于控制，在实际的建模中采用全控型电力电子器件IGBT。其触发脉冲为两个互差 180°的 PWM控制信号。电路参数设置如下：电源电压为100V;L1=L2=L3=L4=1H;L=20H;R=80？赘;C=2？滋F;Ld=1000H;IGBT采用默认设置。

3  仿真分析

编译好工程属性：运行时间设置为0.2s;仿真时间步长设置为50？滋s。然后开始仿真运行，最后可以得到仿真结果波形图如图3所示。

从图3可知，轮流给两对桥臂加触发脉冲，两对桥臂轮流导通，但是因为存在换相电抗器，因此两对桥臂会出现同时导通的这一现象，即所谓的换流过程;IGBT导通时电流也不能突变即立刻增大到稳定值，关断时电流也不会立刻减小为0。同时也可以看出输出电流存在谐波但接近矩形波，负载电压UO存在谐波但接近正弦波。

4  结语

本文利用PSCAD仿真软件搭建了并联谐振式逆变电路的仿真模型，通过对其仿真波形图进行对比分析，结果可以准确地反应出并联谐振式逆变电路的电磁暂态过程。

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