单相电流型无源逆变器的设计与仿真课程设计

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1、 1 本科课程设计专用封面 设计题目： 单相电流型无源逆变器的设计与仿真 所修课程名称： 电力电子技术课程设计 修课程时间： 2012 年 06 月 17 日至 6 月 23 日 完成设计日期： 2012 年 06 月 23 日 评阅成绩： 评阅意见： 评阅教师签名： 年 月 日 _ _学院 姓名_ 学号 _ （密）（封）（线） 1 单相电流型无源逆变器的设计与仿真 一设计要求 1）完成单相电流型无源逆变器的设计与仿真的设计、仿真； 2）设计要求： 输入的等效电流源 9A，所用 R=10，L=1mH 输出： I0 = 9A；U0= 90V; 二题目分析 2.1 流型逆变电路的主要特点 （1）直

2、流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现 高阻抗。 （2）电路中开关器件的作用仅是改变直流甩流的流通路径，因此交流侧输出电流为 矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不 同而不同。 （3） 当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率， 直流侧电感起缓冲无功能量的作用。 因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件 反并联二极管。 2.2 相电流型逆变电路 图 1 是一种单相桥式电流型逆变 电路的原理图。电路由 4 个桥臂构 成， 每个桥臂的晶闸管各串联一个电 抗器 LT。LT用来限制晶闸管开通时 di/dt

3、， 各桥臂的 L 之间不存在互感。 使桥臂 1、4 和桥臂 2、3 以 1000 2500Hz 的中频轮流导通，就可以在 负载上得到中频交流电。 该电路是采用负载换相方式工作的，要求负载电流略超前于负载电压，即负载略呈 容性。实际负载一般是电磁感应线圈，用来加热置于线圈内的钢料。图 1 中 R 和 L 串联 即为感应线圈的等效电路。因为功率因数很低，故并联补偿电容器 C。电容 C 和 L、R 构 2 成并联谐振电路，故这种逆变电路也被称为并联谐振式逆变电路。负载换流方式要求负 载电流超前于电压，因此补偿电容应使负载过补偿，使负载电路总体上工作在容性小失 谐的情况下。 因为是电流型逆变电路，故其

4、交流输出电流波形接近矩形波，其中包含基波和各奇 次谐波，且谐波幅值远小于基波。因基波频率接近负载电路谐振频率，故负载电路对基 波呈现高阻抗，而对谐波呈现低阻抗，谐波在负载电路上产生的压降很小，因此负载电 压的波形接近正弦波。 2.3 单相电流型逆变电路的工作过程 图 2 是该逆变电路的工作波形。在交流电 流的一个周期内，有两个稳定导通阶段和两个 换流阶段。 tlt2之间为晶闸管 VTl和 VT4稳定导通阶 段，负载电流 io=Id，近似为恒值，t2时刻之前 在电容 C 上， 即负载上建立了左正右负的电压。 在 t2时刻触发晶闸管 VT2和 VT3，因在 t2前 VT2和 VT3的阳极电压等于负载电压，为 正值，故 VT2和 VT3开通，开始进入换流阶段。 由于每个晶闸管都串有换流电抗器 LT， 故 VTl 和 VT4 在 t2 时刻不能立刻关 断，其电流有一个减小过程。同样， VT2 和 VT3 的电流也有一个增大过