單相交直交變頻系統(tǒng)逆變電路仿真

費(fèi)銓豪 張偉玉

摘? 要：文章提出一種以IRF840為核心的單相交直交變頻系統(tǒng)逆變電路仿真模型，并對(duì)該電路頻率性能進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明：正弦波頻率小于三角波頻率時(shí)，輸出電壓頻率與正弦波相關(guān);在正弦波頻率大于三角波頻率時(shí)，輸出電壓頻率不為正弦波，且與三角波相關(guān)。

關(guān)鍵詞：交直交變頻;逆變;仿真

中圖分類號(hào)：TM13? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）23-0057-02

Abstract： In this paper， a simulation model of inverter circuit for single-phase AC-DC-AC frequency conversion system based on IRF840 is proposed， and the frequency performance of the circuit is simulated. The simulation results show that when the sine wave frequency is less than the triangle wave frequency， the output voltage frequency is correlated with the sine wave， and when the sine wave frequency is greater than the triangle wave frequency， the output voltage frequency is not sine and correlated with the triangle wave.

Keywords： AC-DC-AC frequency conversion; inverter; simulation

引言

近年來，圍繞著電力電子技術(shù)學(xué)科的相關(guān)領(lǐng)域的不斷探索與研究，交直交變頻器的運(yùn)用也變得更加廣泛。利用交直交變頻技術(shù)可以使一定頻率的交流電壓變換為供生產(chǎn)生活中電機(jī)使用的頻率可調(diào)的的交流電壓，通過控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)生活中的實(shí)際需求[1-2]。交直交變頻器可以方便快捷地把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)楣┪覀兩a(chǎn)生活所需的頻率、幅值、相位可調(diào)節(jié)的交流電源輸出使用，使其成為最大的用電設(shè)備之一。交直交變頻器十分普遍的運(yùn)用在社會(huì)生活的各行各業(yè)：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域[3-4]。

1 單相交直交變頻電路結(jié)構(gòu)

單相交直交變頻系統(tǒng)由兩部分組成，整流部分和逆變部分。整流部分由不可控的二極管整流橋組成;逆變部分由單相橋式逆變電路組成，由PWM波控制。單相交直交變頻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1。

2 逆變電路工作原理

主電路逆變部分工作原理[5]：濾波后較為平穩(wěn)的直流電通過由控制電路產(chǎn)生的PWM波控制的以IRF840大功率場效應(yīng)管為核心的逆變電路來實(shí)現(xiàn)電源的逆變，從而可以通過控制變換PWM波的頻率來實(shí)現(xiàn)交流電頻率的變化。

單相橋式逆變電路的工作原理：晶閘管VT1～VT4為4個(gè)橋臂，其中VT1、VT4為一對(duì)，VT2、VT3為另一對(duì)，R、L為感性負(fù)載，C為補(bǔ)償電容，C、R、L還組成并聯(lián)諧振電路，所以該電路又稱為并聯(lián)諧振式逆變電路。

在t1～t2期間，VT1、VT4門極的控制脈沖為高電平，VT1、VT4導(dǎo)通，有電流Io經(jīng)VT1、VT4流過RLC電路，該電流分作兩路，一路流經(jīng)R、L元件，另一路對(duì)C充電，C上的電壓逐漸上升，也即RL兩端的電壓Uo逐漸上升。由于t1～t2期間VT3、VT2處于關(guān)斷狀態(tài)，Io與Id相等，并且大小不變（Id是穩(wěn)定電流，Io也是穩(wěn)定電流）。

在t2～t4期間，VT2、VT3門極的控制脈沖為高電平，VT2、VT3導(dǎo)通，由于C上充有左正右負(fù)電壓，C上的電壓經(jīng)VT1、VT4加上反向電壓，VT1、VT4關(guān)斷。Id電流開始經(jīng)VT3、VT2對(duì)電容C反向充電，C上的電壓慢慢被中和，兩端電壓Uo也慢慢下降，t3時(shí)刻C上電壓為0。t3～t4期間，Id電流（也即Io）對(duì)C充電，充得左負(fù)右正電壓并且逐漸上升。

3 仿真結(jié)果

使用PSIM軟件對(duì)逆變電路進(jìn)行仿真，設(shè)置單相橋式逆變電路參數(shù)：直流電壓源15V，電感50mH，電阻10Ω，電容500uF，得到電壓波形圖如圖3和圖4。

在正弦波頻率小于三角波頻率時(shí)，輸出電壓的波形頻率只與正弦波頻率相關(guān)，不與三角波頻率相關(guān)，輸出電壓波形頻率等于正弦波頻率，隨著正弦波頻率的增加而增加;在正弦波頻率大于三角波頻率時(shí)，輸出電壓的波形不為正弦波，頻率不再與正弦波頻率相關(guān)，而于三角波有關(guān)，隨著三角波變化而變化。

4 結(jié)束語

交流電機(jī)變頻調(diào)速已成為當(dāng)代電動(dòng)機(jī)調(diào)速的潮流，它以體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩大、精度高、功能強(qiáng)、可靠性高、操作簡便、便于通信等功能優(yōu)于以往的任何調(diào)速方式，從而使交流變頻調(diào)速取代直流調(diào)速成為必然趨勢(shì)，而交直交變頻技術(shù)作為交流變頻調(diào)速的重要組成部分，也將得到越來越廣泛的運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

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