IGBT并联型逆变器锁相控制的研究

《IGBT并联型逆变器锁相控制的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第26卷第3期电力科学与工程VoI．26．No．3182010年3月ElectricPowerScienceandEngineeringMar．，2010IGBT并联型逆变器锁相控制的研究郑浩，彭咏龙，李亚斌(华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要：分析了并联型逆变器定角控制的必要性，提出了一种定角控制的频率跟踪方法，并对其实现进行了研究。以MATLAB／Simulink为工具建立了以IGBT为开关器件的并联谐振型逆变器仿真模型，并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了这种锁相控制方法的正确性和有效性，并设计了样机进行试验验证。关键词：并联型逆变器；频

2、率跟踪；定角控制中图分类号：TM464文献标识码：A断续，因此逆变器中的上、下桥臂之间的IGBT换0引言流必须遵守先开通后关断的原则，换流期间上、下桥臂的IGBT全导通，形成短暂状态，由于滤波随着金属熔炼和金属表面热处理需求的不断电感的限流作用，不会出现大的电流冲击。提高，各种逆变电源在感应加热中的应用越来越并联型逆变器有3种工作状态：感性状态、广泛，对逆变电源的要求也越来越高。容性状态、完全谐振状态_1J。完全谐振状态是逆逆变器的工作状态必须和其所接的负载相互变器的～种理想工作状态，但是，在实际应用中，协调，才能使逆变器高效可靠地工作，由于负载由于重叠时间、阻容吸收、

3、器件的开通关断时间的特性随着负载工件的变化而变化，所以逆变器等因素的影响，完全谐振的逆变状态是很难实现为了适应负载的这种变化，其控制电路必须具有的。若并联谐振型逆变器工作在感性状态下，功自动频率跟踪和相位锁定功能。随着逆变器输出率器件会因尖峰电压而损坏，同时为了保证负载频率的提高和功率的增大，对频率跟踪电路的快有较高的功率因数，并联谐振型逆变器应工作在速性和准确性要求也需要相应提高。小容性状态下。综合考虑以上问题，本文首先对适用于超音频固态感应加热电源的并联型逆变器的工作状态进行了详细分析，得出使其保持最佳工作状态的控制方法；其次分析了锁相环控制电路的工作原理和现有控制

4、方法的不足，然后提出一种新的锁相控制方法，并采用MATLAB／SIMULINK对锁相定角控制进行了仿真分析。1并联型逆变器的工作原理并联型逆变器又称为电流型逆变器，其基本拓扑结构如图1所示。整流后的脉动直流电压经过电感滤波后变为平滑的直流电流，进入逆变器。图1并联型逆变器基本拓扑结构电流型逆变器槽路产生方波电流和正弦电压。由Fig．1CircuitofIGBTparallelinverter于采用电流源供电，在换流器件内绝不允许电流收稿日期：2009—10—27。作者简介：郑浩(1985一)，男，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动，E-mail：zhengoah@

5、126．com。第3期郑浩，等IGBT并联型逆变器锁相控制的研究l9这种控制方法在工作频率较低时，能够实现2锁相控制的实现逆变器的定角控制，但在工作频率较高、负载不稳定时难以实现逆变器的定角控制。针对现有方并联型逆变器的逆变控制电路是以锁相环案的上述缺点，本文提出一种新的逆变控制方法，(PLL—phase—lockedloop)为核心构成的，锁相环电其原理图如图4所示。路主要由鉴相器(PD-phasedetector)、低通滤波器滤波器}__——1电压采样(LPF—l0wpassfilter)、压控振荡器(VC0～voltage{l他激转自激卜]controlledos

6、cillator)3部分组成，它是一个相位负反馈的控制系统，常见结构如图2所示。凰凰IPFLj——一图4电压外闭环控制图Fig．4Circuitofvoltageexternal-feedback该方法的特点是鉴相器的输入信号取自负载的电压和电流信号，若电压互感器和滤波器的参数设图2锁相环原理框图计合理，可以完全表征负载电压与电流的相位关系。Fig．2Schematicdiagramofphase·lockedloop当与之间有相位差时，鉴相器输出与相3MATLAB仿真分析位差大小成比例的脉冲信号作用在低通滤波器上，滤波后的电压使压控振荡器的输出频率发生变化，本文针对即

7、将研发的100kW／20kHzIGBT并直至两者相位差为0，达到同频同相为止。RC参联型逆变电源，以MATLAB／Simulink为仿真工数的选择将影响锁相环的动态过程。具，建立了仿真模型。图中：r，n为被锁相信号；T为输出信号。3．1仿真主电路参数目前广泛使用的锁相控制系统框图如图在仿真模型中，省略了整流和滤波电路环节，3l4-6]，主要由锁相电路、相位补偿电路、重叠时间用直流电压源代替，逆变桥采用双桥并联结构形成电路、他激转自激电路、驱动电路等组成。锁(模型中以单桥等效)，IGBT模块参数的选择以新相环的输入信号一路为采集的负载谐振电