一种谐振型软性逆变器的分析与仿真

种谐振型软性逆变器的分析与仿真许哲雄，徐国卿上海铁逍大7电气程系。1海2133与特点。计对软性开关逆，器与感电机构成的交流传动系统。建立了系统的分析模型和数学付真模型。

并给出了同于机车交流；专动的谐振逆变器电机系统的仿真结果，目前逆变器的控制主要采用基于硬开关的脉宽调制胃彡技术功率开关器件在高电压下导通电流下关断，这使得功率器件开关损耗大容易引起次击氛限制了开关频率的提高，同时会产生较大的电磁干扰和较大的器件应力90年代初。1教技提出了软开关技术的概念。应用谐振原理此功率开关器件在零电流关断或；电压下开通，从而使开关器件的开关损耗大大下降，减小了逆变器的尺寸与重量。谐振软开关技术突出的优势使其在屯力电子领域具有巨人的发展前，1谐振软开关逆变器中的直流环节谐振型逆变器结构简单适用性强，成为目前的研宄焦点。但由于谐振软开关逆变器的研宄历史较短，大多数研究成果尚处于小容量的实验室样机阶段。性能优越的电路拓扑结构分析模型的建立包括谐振条件的建立以及谐振环节元件的计算机辅助设计等，是目前该类逆变器的屯要研兄方向。

1中适用于中等容量的有源箝位谐振直流环节般的直流环节谐振软开关逆变器直流环节输入电压是正弦型脉冲，其传递的功率小于相同幅值矩形脉冲，电源利用率不高，且谐振电压峰值可高达2.53倍供电电压，要求功率开关器件有很高的电压承受能力，在技术实现和实际应用上有较大的难度4.

木文提出的有源箝位谐振直流环节软性逆变器的谐振电路结构1所不。由谐振屯感屯界6功率开关器件771与厂级管认与认及箝位电源队包括箝位电容等构成。电路工作时谐振电压的箝位值1即抓位电源人的电托，可报据开器件电压承受能力来确定，1.1有源箱位谐振直流环节谐振电路工作模式分析源箱位谐振直流环节诎振屯路工作原理分为5工作模式。

工作模式1设电路初始状态谐振电容，的电压，0=0，电感乙的电流=；电感1与电容通过极管，开始谐振2当队上升至女。1时，工作模式1结束。

基金项目上海市科技启明星计划项目3986；上海市教委青年基金项目0983工作模式5关断7.，则电容与电感1通过开关器件71.谐振，电容0的电压队下降，直至为零2，此时逆变器开关器件在零电压下动作，同时开关器件7；也关断，从而完成了个工作周期。

1.2谐振环节模型与中间电压过零条件谐振条件电机电感，级远大于谐振电感乙0级。在个谐振周期内，负载电流心变化不大，在分析中可视负载电流为恒流源逆变器与电机在谐振周期内可用1虚线右边的恒流源等效。此时谐振环节十心从而有容电压；为电源内阻和谐振电感内阻及连接导线电阻之和。

初始条件，=电阻尺值很小，般可忽略，故有2，电容电压被箝位在4.当极管认，电流为零时承受反向电压截止。料极管，截止后谐振电路断讯逆变器直流输入端电压为直流供电电压之③。

工作模式4当逆变器开关器件需要动作时，开通开关器件7；7，电感1与箝位电源队接通，电感电流以斜率1女7下降，电容两端电压仍被箝位在的2.

上海铁道大学学报其中。七电压谐振过零的条件为r冲为以+，〉心十沁2，只要满足穴=，怙况下电压识振过零条件式4.则+忽略电阻亦能满足电压谐振过零。在有源箱位谐振直流环节电路电容电压心谐振回零的过程中，电容电压初始值为心0=灸。，从式3与4中可以得到当谐振电感的电流初始值满足，3，便可以确保电压心回零，从而实现软开关工作。

2系统数学模型与仿真分析考虑感应电机集肤效应及铁心损耗时。电机的动态模型们多阶梯网络描述，相应地，逆变器电机系统的状态方程可写为3对于具有有源箝位谐振直流环节的逆变器电机系统，对应各不同的工作模式灸，其状态方程为其中仍城叫述矩阵中的电机参数矩阵私说明洋阽文献2限厂篇幅。不山重复。

对于式5，可进步得到基础变换的状态变量方程式各工作模式对应的系数矩阵足他分别为其中如3电流电磁转矩在仿戊时对逆变器求，电流作为怕流源对电机求解。〃3，〃〃作为恒压源，1式6求出在仿真的第步中基础变换的状态方程解答为为仿真步7根据式7即可完成对具有谐振环节的逆变器异步电机系统的数字仿真。

3仿真实例以我国第台交流传动内燃调车机车的牵引动力系统为例，用研制的仿真软件进行分析。电机参数为额定功率户，=165；额定转矩几=58201额定转速为=272.71.逆变器的中间回路电压1=1500电机的额定线电压=7，心电机极对数尸=6；额定工作点的定子电阻凡0.083矩4.34中波形1和波形2分别为尸耢硬开关逆变器电机系统和有源箝位谐振式逆变器电机系统的仿真波形。1为上述两类系统的功率损耗比较结果，可新型逆变器供电情况下的系统损耗比，硬开关逆变器供电情况下的系统损耗要小得多。

叫胃硬开关逆变有源箝位谐振式硬开关逆变有源箝位谐振式器电机系统逆变器电机系统器电机系统逆变器电机系统2输出功率164268.81.，定子基波铜耗乃。1基波铁耗基波杂散损耗户6.附加损耗户个通平均损耗5，个开关损耗广逆变器损耗4结论软性开关技术逆变器是种很有发展前途的逆变器，它在提高开关管工作寿命防止次击穿减小1服，1射降低装置损耗，实现装置轻量化小型化等诸方面有硬开关逆变器不可比拟的优点，在将来中等界，逆变器电机系统具介广泛的应⑴前设。

1！聪。软件。，又逆变以5及其用肘。北京机械1出版社。削3.

3E聪0环节谐振型逆变器的发展与应用电气传动，1992126.

4童永胜。种软开关组合式变换器拓拆的分析与实现。南京南京航空航天大学，1994.

5徐国卿。万艳。陶生桂。种改进的逆变器感应电机系统的数学模型1铁道学报。1999.537