一种利用多单元串联大功率逆变电源的控制方法

图4 三单元串联逆变器PWM波形 多单元串联大功率逆变电源控制系统的仿真研究

根据上述所采用的控制方法，同时考虑到逆变器的三相控制方式完全相同，因此我们对单相的控制方法，用OrCAD/PSpice仿真软件进行了仿真。图5为逆变器单相控制系统框图。

图5 逆变器单相控制系统框图

仿真条件如下：采用同步调制，给定正弦波的频率为1000Hz，载波比Kc=8，直流母线电压为310V，死区时间设定约为1us,LC滤波器的参数为电感L=2.5mh,电容C=500nf,负载R=100Ω。图6为逆变电源系统输出的多电平的PWM波，图7为逆变电源系统在上述条件下得到的输出电压仿真波形,图8为输出电压的频谱分析图。

图6 系统输出的多电平PWM波(滤波前)图7 系统输出电压仿真波形(滤波后)

从图6可以看出，对多单元串联的仿真波形与图4是一致的，从而也验证了理论分析的正确性。

由图7可以看出，经过LC滤波后的系统的输出电压波形比较好，波形的畸变很小。

图8 输出电压频谱图

从图8的频谱图中我们看到，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%

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。