阶梯波合成逆变器的单脉宽调制调压技术研究

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1、第23卷第5期中国电机工程学报Vol.23No.5May20032003年5月ProceedingsoftheCSEE©2003Chin.Soc.forElec.Eng.文章编号：0258-8013（2003）05-0062-04中图分类号：TN464文献标识码：A学科分类号：470·4031阶梯波合成逆变器的单脉宽调制调压技术研究谢少军，韩军，张勇，陈勇（南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016）RESEARCHONSTAIRCASEWAVEFORMINVERTERSWITHSINGLE-PULSEWIDTHMODULATIONTECHNOLOGYXIEShao-

2、jun,HANJun,ZHANGYong,CHENYong（CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjng210016,China）ABSTRACT:Usingthepulsewidthmodulation(PWM)脉宽调制（PWM）技术是常用于稳定和调节电schemetothestaircasewaveforminvertersisdiscussedinthis压及进行波形变换的一种重要技术[7,8]。通过改变输paper.Thecontrolstrateg

3、yandsystemperformanceare出脉冲的宽度，可以达到改变输出电压大小的目的。analyzed.Whilethesinglepulsewidthmodulationisused,the将PWM调压技术和阶梯波合成技术相结合，可以12staircaseinvertercanachievetheousputvoltageregulatedin综合阶梯波合成技术和PWM技术的优点，得到性awiderangeofinputvoltageaswellastheperfectoutput能良好的大功率逆变器。waveform.Thisschemehasbeenverif

4、iedina80kVAinverter.Theexperimentsresultedinthatitisaperfectmethodtothe2阶梯波合成逆变器的PWM调压基本原developingofhighpowerconverterswithhighefficiency理及性能分析becausethelowswitchingfrequencyisused.传统的三相阶梯波合成逆变器一般采用p导通KEYWORDS:Powerelectronics;Inverters;Staircasewave;PWM型三相逆变桥。若三相逆变桥的每个功率管驱动信号不是p宽，而是在半周期内

5、增加几次开关，即采摘要：该文提出将PWM技术应用于阶梯波合成逆变器，以实现逆变器的输出电压调节。该文分析了方案的基本原理和用脉宽调制技术，使得逆变器输出线电压为脉宽调性能，将单脉冲调制应用于12阶梯波逆变器，可以在较大制波，在原2p/3宽准矩形波上多几个缺口，这样该的输入电压范围内调节输出电压同时保证波形具有良好的桥臂输出电压基波幅值发生变化，变压器合成电压正弦性。研制的80kVA逆变器证明了该技术的可行性，由的基波幅值也就变化了。但是采用PWM技术后，于功率管开关频率低，具有效率高的突出优点。输出电压的波形质量将变化，总谐波含量加大，因关键词：电力电子；逆变器；阶梯波合成

6、；脉宽调制而要合理设计PWM方案，以既实现调压，又保证1引言输出电压的正弦性。以12阶梯波合成逆变器为例，主电路如图1阶梯波合成逆变器具有开关频率低、波形质量所示。合成逆变器由两个完全相同的三相逆变桥以好、损耗小、输出电气隔离等优点，适用于大功率[1,2]及两个变压器构成。每个桥臂上下管互补开关，两场合。但是，阶梯波合成逆变器自身不具备调压个逆变桥的控制信号完全一样，只是II号桥的控制能力，无法形成有效的闭环电压控制，一般还需依靠[3,4]脉冲比Ⅰ号桥提前p/6。因此，各功率开关的控制前级的直流变换器调压或采用移相调压技术。前者增加了直流环节，限制了功率容量，同时降低了效信

7、号按照Q7、Q1、Q8、Q2、Q9、Q3、Q10、Q4、Q11、率；后者则需要增加变换器和变压器的容量，即增Q5、Q12、Q6的顺序依次相差p/6。加了系统的体积重量和成本，特别是在功率较大和变压器副边各线圈上的电压相位如图2所示。输入电压变化范围大的场合，这一缺点更加突出按“谐波抵消”原理取变压器匝比，使五次谐波相[5,6]。互抵消，可以得到近似正弦波的12阶阶梯波。第5期谢少军等：阶梯波合成逆变器的单脉宽调制调压技术研究63输出同样的波形，相位滞后2p/3如图3(b)，则得到如图3(c)所示逆变器线电压波形。与