一种多单元串联大功率逆变电源的控制方法

输出电压不含高次谐波，但是含有三次，五次等奇数次谐波，这些奇数次谐波的幅值都比较小，其中三次谐波最大。根据图中的数据可计算出用来衡量波形特征的一个指标，即总谐波含量THD(除去基波分量外各次谐波的电压有效值与基波电压有效值之比)。

　　总谐波电压有效值为：6.849V

　　基波电压有效值为：524.868V

　　总谐波含量为：1.305%

　　4 多单元串联大功率逆变电源实验波形

　　本文研制的逆变电源设计容量为500kVA。按照相同的控制电路和主电路结构设计，首先在30kVA的原型机上进行了实验研究。实验系统电路结构与图1相同。

　　以下为该实验装置的部分波形。

　
　图9 额定运行时，A相输出电压的阶梯波

　　从图9中可以看出，实际输出的阶梯波与理论分析、仿真结果是一致的。

　　

图10 输出频率为1200Hz时，输出电压UAB的波形

　　(带100%阻性负载，THD=1.337%)

　　从图10中可以看出，输出波形保持良好的正弦度，谐波含量也能够满足要求。

　　5 结 论

　　本文详细分析了多单元串联电路的工作原理，采用二重化与水平移相式PWM技术相结合、电压平均值闭环的控制方法完成逆变电源的控制，对此方法进行了仿真研究，并在30KVA实验装置上进行了系统实验。仿真及硬件实验结果表明：由于采用多单元串联技术，相当于提高了等效载波频率，因此功率单元的开关频率较低，开关损耗大大减少，同时也能够满足对输出电压及功率的要求;由于采用水平移相式PWM技术，输出电压非常接近正弦波，因此系统输出波形谐波含量较低;由于每个功率单元采用相互独立的直流电压源供电，因此对功率器件的电压等级要求较低。研究结果表明多单元串联逆变电源在高电压大功率的场合中应用会越来越广泛。