IGBT并联型逆变器锁相控制的研究.pdf

第 26卷第 3期 电 力 科 学 与 工 程 VoI．26．No．3 18 2010年 3月 ElectricPowerScienceandEngineering Mar．，2010 IGBT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、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．1 CircuitofIGBTparallelinverter 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@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