高压变频器的谐波研究与分析

3.2 多脉动整流输入谐波的仿真分析

利用Matlab中的Simulink/Power System工具箱对多脉动整流仿真研究。本文构建了多重化整流的统一分析模块，设置参数后，使其能够实现12、18、24、30、36脉动整流电路的工作特性。按照参数面板中相关说明，选择合适的变压器接法，并输入相移角度，即可实现相应脉动数的多重化整流仿真分析。多脉动整流输入仿真电路的参数设置面板如图1所示。

图1 多脉动整流仿真电路参数设置对话框

以12脉动的仿真为例，波形及频谱如图2所示，可以看出12脉动时主要谐波为12k±1次，和理论分析相符合。

图2 12脉动整流波形及其频谱 来源:输配电设备网

结合IEEE-519中的标准，对各脉动数整流进行比较如表5所示，可见，在不增加其他滤波装置的情况下，12脉动整流很能满足IEEE-519中的要求，在各个范围内谐波含量均超出标准。36脉动情况要好的多，35次以下谐波及THD都能满足IEEE-519的要求，但仍然含有较大的35、37等次的谐波。

由分析可以看出，多脉动整流很好的解决了变频器输入端的谐波抑制问题，尤其对低次谐波的抑制效果明显，且输入波形近似为正弦，很好地满足了要求。但是，同IEEE-519中的标准相比较，在不增加其他滤波装置的情况下，多脉动整流不能在各次谐波上都满足IEEE-519中的要求，高次谐波的影响仍然很明显，需要与其它滤波器配合使用。

4 高压变频器输出谐波分析

作为高压大功率变频器的输出环节，高性能的逆变器是其性能的保证。但高压大功率变频器并不像低压变频器一样有着成熟、统一的技术，各种拓扑结构、控制方案都有其各自的优缺点。

4.1 变压器耦合输出型逆变器输出谐波分析

1999年，由Cengelci E等人提出该拓扑，其主要思想是通过变压器将3个由高压IGBT或IGCT构成的常规二电平三相逆变器的输出叠加起来，实现高质量的三相高电压输出、低dv/dt的PWM波，而且很好地保证了平衡运行，对每个三相逆变器的利用率都接近100%，这些特点使它特别适合于对恒转矩和变转矩负载的驱动场合。并且这3个常规逆变器可采用普通低压变频器的控制方法，使得变频器的电路结构及控制方法都大大简化。此结构如图3所示。

图3 变压器耦合输出型逆变器拓扑

变压器耦合输出型逆变器只需3个独立的三相逆变器就可以产生中高压输出，在运行时每个逆变器都是平行的，各提供1/3的输出功率，因此为高压系统使用低压IGBT器件提供了方便，这种平衡运行状态也使得直流侧电容不需要储存太多的能量。输出变压器的存在,有利于产生更高的输出电压,且能消除逆变器间的环流。

该结构在Matlab中的仿真波形及其频谱如图4、5所示。

图4 变压器耦合输出型变频器输出电压及频谱

图5 变压器耦合输出型变频器输出电流及频谱 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息