论绿色变换的发展

，需要提供正弦波供电的占绝大多数。因此AC/DC/AC，DC/AC，AC/AC变换的结果要求正弦失真度达到用户的需求。常规的办法是对输出级采用LC滤波（单级或多级的）。许多电源产品说明书上标注失真度THD（TotalHarmonicDistortion）为2％（线性负载），仅指对阻性负载，而回避对其它性质负载THD指标的描述，实际上回避了对负载适应性的描述。这反映出常规滤波获取高正弦度供电的方法本身还比较脆弱，一旦负载从阻性变为阻感性或阻容性、甚至晶闸管负载，或者在此基础上还要求大的负载范围，装置的输出电压波形就会明显偏离标注的THD值。由此可以引入THD值软硬的概念。鉴于学者们、产品开发部门的研究工作者对不同性质负载工况的THD值偏离情况还缺乏研究积累，产品制造商的标注也就仅限于阻性负载。

　　THD指标标注的含糊性使某些用户在选择逆变电源时遇到了不便。看来反映交流电源性能的指标应增设一项—THD硬度，用以描述功率变换电源在不同性质负载下，供电波形偏离正弦的程度。

　　与常规滤波不同，CTA（Comparing—Tracking—Amplifying）功率变换技术在较宽负载范围和非纯阻性负载情况下具有THD硬特性，于是在复合性负载有高正弦度要求的场合，CTA电源是最佳选择之一。

3高THD硬度的CTA优波电源

　　鉴于过去十年来陆续发表的有关CTA功率变换技术的论文，已多次阐明以功率开关与线性放大器电路复合成的该电源的原理、特征及典型应用，本文不再详述。仅就该技术在发展过程中遇到的难点和解决的途径谈一点体会。

　　CTA基本电路拓扑如图1所示。

图1CTA基本电路拓扑

3.1末级对管的组合

　　从CTA拓扑出发，末级对管VT1、VT2工作于特殊B类放大状态：即饱和与线性区的临界状态。负载上电压对末前级的大电压信号作功率级跟随，因此两对管均作为电压跟随器运行。为了取得高输入阻抗、低输出阻抗的优点，VT1、VT2应具备N沟、P沟配对的IGBT功能。由于市场上没有这种组合的模块或单管，现行的CTA变换器末级常采用N沟、P沟配对的高压小电流MOSFET与BJT达林顿管复合，获取N沟、P沟配对的IGBT功能。但P沟MOSFET没有足够的市场份额，致使制造商一直不愿制造高压P沟MOSFET。这样，CTA技术的发展受到元器件市场的制约。IR公司在本世纪最后几年从电力电子线路的实践中感悟到，推挽工作的“对管”可使驱动电路简化，已生产出电压等级为400伏，电流达十几安的N、P沟MOSFET对管。这一技术进步为CTA的发展带来了福音。

3.2末前级电压放大单元的实现

　　在无工频变压器的高压输出型CTA技术中，欲使负载波形获得THD硬特性，必须跟踪一个高电压信号。这个高电压信号是由控制前级开关的同一参考信号放大而成的。在220伏系统中，要求放大几十倍至一百多倍。固定工频信号的处理，可用信号变压器来实现。升压型大变比信号变压器的设计亦较困难。对于大范围变频信号的处理，CTA系统不宜采用升压型信号变压器实现高电压。因为高保真度无法在大变频范围内得以保持。只能采用电子线路实现，确保足够大的频带。按照变频调速超低频的要求，希望在1Hz左右实现低速运行。因此必须采用非电容隔直的直接耦合形式，避免相移。这样，温漂、其它因素引起的直流分量负面影响，必须限制在很小的范围内（例如峰值电压的1％）。否则，变频传动在低频状态运行时，有用信号和干扰信号的幅值频率将难以区分；CTA技术抑制低速转矩脉动的优势就难于得到充分发挥。为了在三相系统中克服元器件特性的离散性，提高可靠性，三相大电压信号单元最好采用专用集成块。目前PA44等系列的大电流、升压型高压运放模块，技术上基本能满足要求，但价格贵到300多元/相，使CTA优波变频技术可望不可及。目前，采用离散电子线路实现的CTA变频调速在空载条件下负载上电压失真度已达到下表所列的水平：

继续解决上述难点，可以在更宽的信号频率范围内发挥CTA技术所长。

3.3同型管配对CTA技术的延伸发展

如前所述，N沟、P沟对管的实现在IR公司推出新对管之前的相当一段时期里，基本CTA电路的发展欲达市电标准，曾经比较困难，“人造”IGBT功能又使电路复杂化。于是CTA研究群体中，有人提出绕开对管N、P沟匹配结构，寻求N沟同型管组合CTA电路的建议。理论与实验分析表明：有些传统功率电路用同型管可实现正、负半波的波形合成，也可以得到将各次谐波“一刀切”的波形净化效果，但由于两同型管不能同为射极或源