基于Multisim的新型中频谐振电源仿真研究

覃旭 刘海燕

【关键词】中频 谐振电源 Multisim软件 仿真

本文设计了一种新型中频谐振电源，该电源有以下特点：结构上，由双电流源供电，电源零线引至谐振电容中点，使交流电压和电流输出更稳定；理想状态是准谐振状态，工作频率与谐振频率之比依电路参数不同约在0.77～0.82之间变化。

1 电路结构及工作原理

新型中频谐振电源主回路如图1所示。图1中变压器侧零线N通过滤波电抗器LN引入至谐振电容C1和C2中点M。当Ld1=Ld2>>L时，电源直流部分可等效为两个相等恒流源给逆变器供电，并且两个恒流在LN上相互抵消；当LN>>L时，LN也阻挡了交流电流流过，所以谐振电容中点M与直流电源零点 N电位相等，保证了逆变器交流电压和电流输出更稳定。这样，逆变器稳定工作时可省略零线，等效为单电流源电路，称为电流源型半桥式逆变器。

2 電路仿真分析

传统的电路设计流程：方案选定→绘制电路原理图→绘制布线图→制版→调试→修改→定型，其中调试和修改通常需要经过多次反复，并且会更换大量元器件，最后才能得到正确结果。Multisim9.0能够完成从电路设计到电路仿真和系统分析的全过程。下面就利用Multisim 9.0对该新型中频谐振电源进行电路设计和特性仿真分析。

2.1 创建仿真电路

打开Multisim 9.0，在其工作窗口中连接电路并添加示波器、电压源、脉冲电压源等仪表和相关电子器件，如图2所示。V2、V3是输入电源，电压幅值为250V。逆变器件采用模拟功率开关管A1、A2，A1、A2的控制波形由脉冲电压发生器V1给出。感应加热线圈用等效电阻R和电感线圈L串联代替。根据电路参数，计算该电路的谐振频率理论值为

2.2 仿真实验结果分析

振荡频率为230Hz时，谐振回路的电压μ0、谐振回路的电流i0波形如图3所示。图中a表示仿真炉体负载电压μ0波形（500V/Div，2ms/Div）； b表示仿真炉体负载电流i0波形（200V/Div，2ms/Div）。

由图3可以看出，该电路的工作谐振频率为230Hz，其工作频率低于理论谐振频率。

3 实验结果

实验设备参数选择：炉体线圈，炉体负载等效并联电阻，补偿电容，取隔直电容，平波电抗，E=40V。实验测量波形如图4所示。

4 结束语

在本仿真电路中， 许多器件采用了标准模型， 所以得到的波形也比较理想， 在实际应用中， 还应考虑抗干扰和器件选择等问题， 但使用Multisim仿真软件无疑对电路分析的正确性和可行性进行了验证， 为电路实际开发奠定了良好的基础。

参考文献

[1]高伯俭.我国工业电炉设备现状及技术发展趋势[J].工业加热，1996（2）：3-8.

[2]董玉冰.Multisim 9在电工电子技术中的应用[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]江有永.Multisim和Excel在二极管特性实验教学改革中的应用[J].实验技术与管理，2011，28（2）：106-109.

[4]刘海燕，邹焕青，李敏斯等.全桥串联中频电源数学建模与仿真[J].广西工学院学报，2012，23（4）：77-80.

[5]刘海燕，李敏斯，龙烨.新型低纹波高压直流电源的设计[J].广西工学院学报，2012，23（1）：66-69.