利用实测GTO阳极电流波形设计逆变器缓冲电路

的动态参数值将取决于缓冲电路参数。因此，实际工作时的动态参数值与其所能承受的极限值的比值，包括Up/(Up)m，UDM/（UDM）m，(dua/dt)/(dua/dt)m，Pfm/（Pfm）m，(Urm－E)m可作为衡量缓冲电路参数设置是否合理的指标。这些比值越小，则说明缓冲回路参数设置越优。

（2）GTO工作过程中的GTO关断能耗Eoff及缓冲电路能耗Esb是衡量GTO装置工作性能的重要参数。这些参数过大，虽可能不会使GTO在短时间内失效，但会使整个装置的能耗提高，进而影响装置的工作稳定性、可靠性。因而，我们可以把Eoff，Esb与一特定值（Eoff）m，(Esb)m的比值作为衡量GTO装置性能的指标。因Eoff，Esb与缓冲电路参数密切相关，故以上两个比值Eoff/（Eoff）m，Esb/(Esb)m也可作为衡量缓冲电路参数设置是否合理的指标。此两个比值越小，则说明缓冲电路参数设置越好。

（3）GTO的开通时间ton及关断时间toff直接关系到整个GTO装置的工作频率极限值的大小。ton，toff越小，则GTO装置的工作频率就可提得越高。其极限值为fmax=1/(ton＋toff)。因此，ton，toff的值关系到整个装置的工作性能。ton＋toff与某特定值tm的比值可作为衡量GTO装置频率性能的指标。同样，ton，toff的大小与缓冲电路参数关系极大。例如，如缓冲电路参数为CS，RS，则不可能使GTO开通时间低于5RSCS。因此，（ton＋toff）/tm可作为衡量缓冲电路参数设置是否合理的指标。此比值越小，则说明缓冲电路参数设置越好。其中，tm可定为CS，RS取其寻优空间上限值时的开关时间。

（4）考虑到缓冲二极管动态特性的改善会导致其功率特性变坏。可把存储电荷Qr与其特定值的比值Qr/(Qr)m，恢复时间trr与某特定值的比值trr/(trr)m，这两个比值作为衡量GTO装置功率特性，同时也是反映GTO装置工作性能的指标。两个比值越小，则缓冲电路参数越优。其中：(Qr)m，(trr)m可定为实际寻优空间的上限值。

由上述分析可知，缓冲电路优化的目标函数J可定义为：式中（Up）m，（UDM）m，(dUa/dt)m，（Pfm）m，(Urm－E)m分别为GTO关断过程中动态参数的极限值；

Up，UDM，dua/dt，Pfm为在特定条件下的GTO动态参数值；

图6GTO仿真波形与实测波形的比较

（Eoff）m，(Esb)m，tm为根据实际要求确定的特定值；

k1，k2，k3，k4为根据各项指标的重要程度确定的系数。其值可根据具体要求确定，一般可使k2>k1>k3>k4。

4.2约束条件的确定

GTO在关断过程中所能承受的动态参数极限值可作为寻优的约束条件。具体的讲，有以下几项：

①Up(Up)m; ② UDM(UDM)m; ③ dua/dt(dua/dt)m; ④ Pfm(Pfm)m; ⑤ (E－ Urm)(E－ Urm)m; ⑥ ton＋ toff1/f， f为 GTO装 置 的 工 作 频 率 。

4.3寻优程序框图

如图7示，框图中（Cs）max，(Cs)min，(Rs)max，(Rs)min，(Qr)max，(Qr)min，(trr)max，(trr)min为寻优空间的上、下限;N1，N2，N3，N4为步长系数。

4.4寻优程序运行结果

图7寻优程序框图

优化设计目的：KG－91－2－5GTO使用于工作参数为600A，1000VGTO斩波器中。GTO的额定参数为1000A，2300V，确定最佳缓冲电路参数。

寻优程序参数的确定：

（1）寻优空间的确定

CS：从1μF到10μF，步长设为1μF，即N1=9；

RS：从1Ω到21Ω，步长设为5Ω，即N2=4；

Qr：从100μC到400μC，步长设为100μC，即N3=3；

trr：从1μs到7μs，步长设为2μs，即N4=3；

（2）目标函数的确定

考虑到GTO实际使用参数与其额定参数相差较大，故确定目标函数时选用较大的K2，突出能耗指标，使装置在优化参数条件下工作时有较低的能耗。

实际选取：

K1=1；K2=5；K3=2；K4=1。

程序运行结果：

目标函数极小值：Jmin=16.74;

最佳缓冲电路参数：CS=3μF；RS=6Ω；

Qr=200μC；trr=3μs。