基于载波移相大功率并联逆变器输出谐波分析.pdf

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1、第46卷第2期电力电子技术Vo1．46，No．22012年2月PowerElectronicsFebruary2012基于载波移相大功率并联逆变器输出谐波分析刘辉，高格，傅鹏，黄海宏(1．中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥230031；2．合肥工业大学，安徽合肥230009)摘要：以超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)中的快控电源为背景，研究分析了采用载波移相PWM技术实现逆变器并联输出的系统设计方案，并利用双重傅里叶变换对逆变器并联输出谐波进行分析，建立其数学模型。仿真和实验表明，采用载波移相PWM技术实现

2、逆变器并联输出可以消除低次谐波，提高等效开关频率，对实现电源系统大电流输出与快速响应具有良好效果。关键词：逆变器；快控电源；载波移相；谐波分析中图分类号：TM464，TL62文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)02—0OO4—03TheHarmonicAnalysisofaLargeCapacityParallelInverterwithCarrierPhase．shiftedP1lvMLIUHui，GAOGe，FUPeng，HUANGHal—hong2(1．InstituteofPlasmaPh

3、ysics，ChineseAcademyofSciences，Hefei230031，China)Abstract：BasedonthefastcontrolpowersystemofexperimentaladvancedsuperconductingTokamak(EAST)pro—ject，thepaperstudiesthepowersystemdesignschemewhichadoptsthemultipleparallelconnectedstructureofcar-rierphase-shifte

4、dPWMinverter，andtheoutputharmoniccharacteristicofparalelinverterbymeansofdualFouriertransformation，themathematicalmodelissetup．Thesimulationandexperimentalresultsconfirmthatthetechniqueofcarrierphase-shiftedPWMusedinthemultipleparallelinverterhasmanymerits，suc

5、hasdecreasinglow—orderharmonics，raisingequalswitch一~equencyofinverter，andmakingthesystemsupplylargecurrentandhavingabilityoffastresponse．Keywords：inverter；fastcontrolpowersupply；carrierphase—shifted；harmonicanalysisFoundationProject：SupprotedbyKeyProjectofNati

6、onalNinthFive-yearsResearchProgramofChina[No．(1983)1303】1引言器并联输出来消除低次谐波，提高等效开关频率，达到电源系统大电流输出与快速响应的要求。EAST中的快控电源是一种大容量AC／DC／AC单相逆变电源，其跟踪等离子体漂移产生的位移2三电平逆变器载波移相PWM方法信号。通过为真空室内部的线圈提供数千安的励快控电源的逆变单元采用二极管箝位三电平磁电流。形成磁场来维持等离子体在非圆截面时逆变电路[4]，如图1所示。的动态平衡与准确位置。以抑制等离子体在大拉长形

7、下的快速漂移【-一。三J0JjEEAST装置要求快控电源输出数千安培的负载电流，并具有快速小于5ms的电流跟踪响应。单台变流器难以实现如此大而快速的电流响应．}lL而且电力电子器件随着容量的增大，其所允许的Jj开关频率越来越低。低开关频率的PWM控制将整流器滤波及箝位二极管箝位逆变器环流电抗器产生大量谐波，系统响应速度慢。为解决这一矛图1逆变器单元盾，这里采用载波移相PWM技术[3]实现多组逆变桥臂由4个大功率IGBT串联组成．直流回路中性点由2个二极管进行箝位．分别接到上下桥基金项目：国家九五重点科技攻关项目[(

8、1998)1303】定稿日期：201l一09—09臂的中间。为解决三电平变流器的中点电压平衡作者简介：刘辉(1972一)，男，安徽合肥人，博士研究生，问题．直流电压采用两路三相整流串联输入。采研究方向为电力电子与电力传动。用这种二极管筘位三电平逆变结构，可使功率管4基于载波移相大功率并联逆变器输出谐波分析的耐压值降低为中间直流回路电压的一半[5]。对x,y)