一種利用多單元串聯(lián)大功率逆變電源的控制方法

圖4 三單元串聯(lián)逆變器PWM波形 多單元串聯(lián)大功率逆變電源控制系統(tǒng)的仿真研究

根據(jù)上述所采用的控制方法，同時(shí)考慮到逆變器的三相控制方式完全相同，因此我們對單相的控制方法，用OrCAD/PSpice仿真軟件進(jìn)行了仿真。圖5為逆變器單相控制系統(tǒng)框圖。

圖5 逆變器單相控制系統(tǒng)框圖

仿真條件如下：采用同步調(diào)制，給定正弦波的頻率為1000Hz，載波比Kc=8，直流母線電壓為310V，死區(qū)時(shí)間設(shè)定約為1us,LC濾波器的參數(shù)為電感L=2.5mh,電容C=500nf,負(fù)載R=100Ω。圖6為逆變電源系統(tǒng)輸出的多電平的PWM波，圖7為逆變電源系統(tǒng)在上述條件下得到的輸出電壓仿真波形,圖8為輸出電壓的頻譜分析圖。

圖6 系統(tǒng)輸出的多電平PWM波(濾波前)圖7 系統(tǒng)輸出電壓仿真波形(濾波后)

從圖6可以看出，對多單元串聯(lián)的仿真波形與圖4是一致的，從而也驗(yàn)證了理論分析的正確性。

由圖7可以看出，經(jīng)過LC濾波后的系統(tǒng)的輸出電壓波形比較好，波形的畸變很小。

圖8 輸出電壓頻譜圖

從圖8的頻譜圖中我們看到，輸出電壓不含高次諧波，但是含有三次，五次等奇數(shù)次諧波，這些奇數(shù)次諧波的幅值都比較小，其中三次諧波最大。根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)可計(jì)算出用來衡量波形特征的一個(gè)指標(biāo)，即總諧波含量THD(除去基波分量外各次諧波的電壓有效值與基波電壓有效值之比)。

總諧波電壓有效值為：6.849V

基波電壓有效值為：524.868V

總諧波含量為：1.305%

多單元串聯(lián)大功率逆變電源實(shí)驗(yàn)波形

本文研制的逆變電源設(shè)計(jì)容量為500kVA。按照相同的控制電路和主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先在30kVA的原型機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)與圖1相同。

以下為該實(shí)驗(yàn)裝置的部分波形。

圖9 額定運(yùn)行時(shí)，A相輸出電壓的階梯波

從圖9中可以看出，實(shí)際輸出的階梯波與理論分析、仿真結(jié)果是一致的。