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1、2000年3月 南昌航空工业学院学报March.2000第14卷第1期 JournalofNanchangInstituteofAeronauticalTechnologyVol.14 №13IGBT逆变式主电路的仿真研究曾 敏 薛家祥 黄石生 罗卫红 方 平(华南理工大学 机电工程系 广州510640)摘 要 通过对全桥式IGBT逆变主电路的研究,论述了CAD技术在电路设计中的应用前景,介绍IGBT全桥主电路的工作原理及IGBT、主变压器的数学模型,并对全桥主电路进行了仿真研究。实验结果表明,仿真波形与实际相符合,吸收参数对电路的影响比较小。关
2、键词 电路设计 TGBT逆变 模型 仿真中图分类号TN710;TP291.9于电路分析:Scope是功能强大的多路示波器,可任前言意缩放电压电流波形;SpiceNet用于绘制需仿真的由于电力电子技术的发展及计算机技术的不断电路,因此,它可以同时以文本和图形两种方式表述进步,计算机辅助设计技术(CAD)在电力电子技术需仿真的电路。此外,ICAP4.0还自带庞大的器件系统设计中得到了广泛的应用。由于CAD技术的模型库,从而使设计人员可减轻设计工作量。本文出现,使电子工程师的设计效率得到大大提高,同时利用ICAP4.0来对IGBT全桥逆变主电路进行仿省略了许多实验过程,降低了设计成本。目前比
3、较真和分析。流行的通用电子电路的仿真分析软件都是在美国加州大学伯克利分校开发的SPICE程序发展起来的,1IGBT逆变式主电路原理及分析其中以MetaSoftware公司的HSPICE、MicroSim公司的PSPICE和Intusoft公司的ICAP最为著逆变式主电路有单端正激、双单端、半桥、全桥[1][2]名。本文不是在Intusoft公司的ICAP4.0的平等形式,由于全桥式逆变主电路适于输出大功率,在台上进行仿真研究的。ICAP4.0包含4个工具包:本研究中采用这种逆变主电路形式。整个主电路原EditTextFiles用于电路文本的编辑:Ispice4.0用理图如图1所示。其工
4、作原理如下:图1IGBT逆变主电路原理图 交流380V经整流滤波后成低纹波的直流电驱动波形而交替导通,再经变压器T1后,在变压器压,然后提供给由IGBT和变压器T1组成的逆变T1的次级得到交变的电压;然后再由D1、D2组成的器:IGBT、IGBT4和IGBT2、IGBT3由控制电路提供整流电路整流成直流电,经输出电抗器L2滤波提供3国家自然科学基金资助项目(编号:59875020)收稿日期:1999-11-26 第一作者:曾敏,男,1970年生,博士研究生。©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserve
5、d.第1期 曾敏 等:IGBT逆变式主电路的仿真研究 7给负载使用。其中与IGBT、输出整流二极管并联IGBT的全称为绝缘栅双极晶体管,它集场效的电阻和电容起阻容吸收作用,霍尔传感器H1采应管MOSFET和功率晶体管GTR二者的优点于样输出电流信号后,提供给控制电路进行放大、比较一体,具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动来控制IGBT的驱动波形,从而控制IGBT的开关电路简单的特点,同时还具有通态电压低、耐压高和工作。输出电流大的优点。在开关电源、逆变电源等方面得到了广泛的应用。对IGBT模型国内外学者已进[2][3]2 电
6、路模型的建立与仿真行了许多的研究。并得到了一定的研究成果。在文献[3]中采用PSPICE的多瞬态分析法来研究要得到与实际相符合的结果,就必须对电路的IGBT模型。通过“组合IGBT模型”的方式来得到元器件建立合适的数学模型。在ICAP4.0中还没由MOSFET和GTR组合而得到的模型,可比较精有IGBT等器件的模型,因此需要对电路仿真中IG2确的对IGBT进行仿真。其仿真模型的等效电路及BT等器件自建模型。模型结构如图二所示。在本文中将采用此模型结2.1IGBT模型的建立构。(a)IGBT的等效电路 (b)IGBT模型结构图2IGBT的等效电路及模型结构2.2 主变压器的模型
7、圈电阻及变压器线圈的涡流、磁滞损耗,同时还存在在求出主变压器的模型前,首先假设它满足如漏磁现象。因此,在理想变压器的模型中还需增加下条件:漏电感、电阻等元件才能得到实际变压器的模型如(1)忽略变压器线圈电阻及磁芯在交变磁场作图三(b)所示。图中Ri、Ro分别为次级阻抗,Li、Lo用下的损耗。为初次级漏抗,Lm为变压器铁芯损耗。由于图3(2)忽略变压器的漏磁。(b)更能反应变压器的实际情况,因此在仿真中采用在这两个前提条件下可以得出变压器的理想模
