完美无谐波高压IGBT变频器

由式（13）可知：采用N个具有独立电源的单相桥式SPWM逆变器的直接串联叠加后，在A相输出电压中将得到（2N＋1）个电平的电压输出，在uA的双重付里叶级数中可以消除NF±1次以下的谐波，。例如当开关频率fs=6000Hz，载波比F==120，N=5时，在A相输出电压的付里叶级数式中，将可以消除5×120±1=600±1次以下的谐波，故称作无谐波（Harmony）逆变器（意即无低次谐波）。

n=±1,±3

n=±1,±3

图4当N=5时串联叠加的输出电压波形

图518相三重叠加整流电路

3多相多重叠加整流

完美无谐波高压变频器的输入整流器部分主要采用的是18相三重叠加整流方式，和30相五重叠加整流方式。

3118相三重叠加整流18相三重叠加整流电路与波形图如图5所示。输入变压器采用Y/ΔΔΔ接线的18相整流电路，输入变压器的三组次级绕组依次滞后=20°相位角，并各向一个三相桥式整流器供电、三个三相桥式整流器单独输出，输出直流电流为Id。变压器的初级输入电流ia=＋＋，、和为与三个次级绕组相对应的初级供电电流。经过、和三重叠加后的初级电流ia变成了十梯级等阶宽阶梯波，因此可以用Biriger公式来计算ia的基波与各次谐波的幅值：式中：n为谐波幅值：n＊=n()为相应于n的谐波次数；

δi为在ti点的跳跃值，n=1,2,3…m；

T为函数重复周期。

用Biriger公式对ia的十梯级等阶宽阶梯的基波与各次谐波幅值进行计算可得

Imn=〔〕=()〔〕(15)

用此式算出基波与各次谐波幅值为：

Im1=3.175Id；Im5=0.144Id；Im7=0.0838IdIm11=0.053Id；Im13=0.0554Id…

故输入电流ia的付里叶级数式为：

ia=（）

〔sinωt＋0.045sin5ωt＋0.0264sin7ωt＋0.0167sin11ωt

＋0.0174sin13ωt＋0.0588sin17ωt0.034sin19ωt〕

(16)

由此式可知ia的低次谐波含量大大减小。

3230相五重叠加整流

用Y/ΔΔΔΔΔ接线输入变压器的30相五重叠加整流电路与输入电流ia的波形如图6所示，输入变压器的五组次级绕组依次滞后相位角，每一组次级绕组向一个三相桥式整流器供电，五个三相桥式整流器单独输出，输出直流电流为Id。与五个次级绕组相对应的初级输入电流为、、、和，变压器初级输入电流ia=＋＋＋＋。五重叠加后的输入电流ia的波形是16梯级等阶宽阶梯波。用Biriger公式对它的基波与各次谐波幅值进行计算得：

Imn=()〔〕

图630相5重叠加整流电路

图7功率单元模块电路示意图