移相調(diào)壓階梯波合成逆變器的研究碩士學(xué)位論文

1、 分類號(hào) 學(xué)號(hào)66學(xué)校代碼 10487 密級(jí)碩士學(xué)位論文移相調(diào)壓階梯波合成逆變器的研究A Thesis Submitted in Fulfillment of the RequirementsFor the Degree of Master of ScienceResearch on staircase waveform inverterswith phase-shifted control technologyCandidate: Xiong ZhaochunMajor : Power Electronics andElectric DriveSupervisor: Professor Li

2、 XiaofanHuazhongUniversity of Science & TechnologyWuhan 430074, P.R.ChinaApril, 2006 65 / 72獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律效果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留

3、并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密，在 年解密后適用本授權(quán)書。不保密。 本論文屬于 （請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇虼颉啊保?學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要傳統(tǒng)的大功率逆變電源一般采用SPWM調(diào)制方式，這種方式開關(guān)損耗大，效率低，電磁兼容性差，采用多重疊加方式的逆變電源有效的克服了上述缺點(diǎn)。由于逆變器本身不具備調(diào)壓功能，需要增加一級(jí)變換器實(shí)現(xiàn)直流環(huán)節(jié)調(diào)壓或者通過(guò)兩臺(tái)逆變器移相調(diào)壓。常用的可控整流調(diào)

4、節(jié)方式輸入端低次諧波比較嚴(yán)重、動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，而高頻DCDC變換調(diào)壓則會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)高頻干擾。移相調(diào)壓方式通過(guò)改變兩臺(tái)輸出電壓的相位差角，達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)輸出電壓，它本身不改變階梯波逆變器的低頻開關(guān)工作方式，因而高頻干擾低，同時(shí)又能快速調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。本文首先分析了移相調(diào)壓階梯波合成逆變器工作原理，并對(duì)移相角與輸出各次諧波的幅值，THD的關(guān)系做了詳細(xì)的理論分析。根據(jù)逆變電源的實(shí)際電路結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)出了電源的動(dòng)態(tài)模型，并利用該動(dòng)態(tài)模型討論系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，確定了調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)運(yùn)用MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。接著以一臺(tái)4.5kVA逆變器為例，詳細(xì)分析設(shè)計(jì)了功率電路和控制電路。最后

5、對(duì)所設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行了試驗(yàn)，給出了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和波形。通過(guò)4.5kVA逆變器的研制，證明了采用移相調(diào)壓階梯波合成方案，控制電路簡(jiǎn)單，波形質(zhì)量較好，從而為該技術(shù)在大功率場(chǎng)合下的應(yīng)用做了技術(shù)儲(chǔ)備。關(guān)鍵詞: 逆變器 階梯波合成移相調(diào)壓 CPLDAbstractThe basic advantages of multilevel inverterswith staircase wavesuperposition technology are its simplicity for hardware realization and that their switching frequency is lower

6、than a traditional SPWM inverter, which means they have reduced switching losses, increased system efficiency and reduced EMI emission. In phase-shifted control model, by changing the phase angle of the two inverters, the output required fundamental voltage can be controlled without additional highe

7、r order harmonics and the fine dynamic performance can be achieved.At the point of keeping the quality of the output waves, staircase wavesuperposition scheme with phase-shifted control technology has a simple adjusting voltage circuit and the system with this technology has a good reliability. Its

8、principle is analyzed in this paper, and the relation of phase shifted angle, the amplitude of each harmonic content and the THD is also analyzed in detail. Then the system is simulated in MATLAB. In the end，this paper analyses and designs the power and the control circuit by taking a 4.5KVA inverte

9、r for an exampleIt is proved that the scheme of the staircase wavesuperposition technology with phase-shifted control technology has several advantages, through the developing of the 2KVA inverter. Its control circuit is very simple, and the quality of the output waves is very high. Accordingly this

10、 technology can be taken as a repertory used in high power condition.Keywords: Inverter Staircase wave superposition Phase- shift control CPLD目 錄摘要IAbstractII1 緒論1.1電力電子技術(shù)概述(1)1.2大功率逆變器的常用技術(shù)方案(5)1.3本文研究的主要容(8)2 移相調(diào)壓12階梯波逆變器原理2.112階梯波逆變器原理(10)2.2移相調(diào)壓基本原理(14)2.3移相調(diào)壓階梯波逆變器輸出電壓波形分析(15)2.4移相調(diào)壓階梯波逆變器動(dòng)態(tài)特性研

11、究(20)2.5小結(jié)(30)3逆變電源主功率電路分析3.1概述(31)3.2主功率電路分析(31)3.3輸入整流濾波電路(32)3.4逆變部分電路設(shè)計(jì)(35)3.5小結(jié)(41)4控制電路部分設(shè)計(jì)4.1移相調(diào)壓控制電路設(shè)計(jì)(42)4.2CPLD與設(shè)計(jì)工具介紹(44)4.3CPLD實(shí)現(xiàn)12階梯波逆變器的控制電路(47)4.4小結(jié)(51)5試驗(yàn)結(jié)果5.1試驗(yàn)結(jié)果(52)5.2結(jié)論(57)全文總結(jié)(58)致(60)參考文獻(xiàn)(61)附錄(攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄)(64)1 緒論1.1.1 電力電子技術(shù)概述由于當(dāng)今社會(huì)對(duì)電能的普遍應(yīng)用以與節(jié)約能源的緊迫要求，電力電子技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用越來(lái)越突出

12、。尤其是80年代以來(lái)，電力電子技術(shù)取得了飛速發(fā)展，開關(guān)器件性能不斷改善，容量不斷增大，以PWM控制為代表的、采用數(shù)字控制的電力電子裝置性能日趨完善。目前，電力電子技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化、電機(jī)傳動(dòng)、新能源、航天、激光、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，是國(guó)家工業(yè)發(fā)展不可缺少的一門基礎(chǔ)和實(shí)用技術(shù)，它給現(xiàn)代生產(chǎn)和現(xiàn)代生活帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響1。1.1.2 電力電子技術(shù)的構(gòu)成與發(fā)展現(xiàn)代電力電子技術(shù)是一門新興的高新技術(shù)學(xué)科，是利用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的學(xué)科。事實(shí)上，早在二十世紀(jì)初期，電力電子技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)了。但真正意義上的電力電子技術(shù)的革命卻開始于1956年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell laboratories）

13、發(fā)明可控硅和1958年GE（General Electric）公司使晶閘管的成功商業(yè)化。從此，電力電子技術(shù)開始得到真正的應(yīng)用與發(fā)展，成為一門新興的學(xué)科。1974年，第四屆國(guó)際電力電子會(huì)議首次提出電力電子技術(shù)（或稱電力電子學(xué)）的定義，這就是有名的W.Newell定義：電力電子技術(shù)是橫跨在電力學(xué)、電子學(xué)與控制學(xué)之間的邊緣學(xué)科2。此外，電力電子技術(shù)的發(fā)展還與其他許多基礎(chǔ)學(xué)科有著緊密的聯(lián)系，如微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、拓?fù)鋵W(xué)、仿真技術(shù)、信息處理與通信技術(shù)等等。每一門學(xué)科或?qū)I(yè)技術(shù)的重大發(fā)展和突破都為電力電子技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的推動(dòng)力3。1.1.3 現(xiàn)代電力電子器件當(dāng)今電力電子器件的發(fā)展速度非常迅速，所

14、謂現(xiàn)代電力電子器件是指以MOS結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的功率MOSFET、IGBT、MOS控制晶閘管（MCT）、集成門極換流晶閘管（IGCT）、MOS控制整流管（MCD）、功率集成電路（PIC）以與智能功率模塊（IPM）。這些器件的共同特點(diǎn)是開關(guān)頻率高、輸入阻抗高、用電壓控制。因此控制電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)功率小、可采用集成驅(qū)動(dòng)電路，從而大大簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，縮小裝置體積，提高系統(tǒng)的效率和可靠性。隨著二十世紀(jì)電能應(yīng)用走進(jìn)了在國(guó)民生產(chǎn)生活的每一個(gè)角落，電力電子技術(shù)得到迅猛的發(fā)展。作為二十一世紀(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，其發(fā)展逐漸進(jìn)入一個(gè)日新月異的階段。作為集電力、電子和控制技術(shù)為一體，并以電

15、力電子器件制造為核心的電力電子技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又與現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)等領(lǐng)域密切相關(guān)，逐漸成為一門多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科。當(dāng)今許多高新技術(shù)均與電能的轉(zhuǎn)換和控制密切相關(guān)，而現(xiàn)代電力電子技術(shù)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行精確和快速的變換處理，從而成為其他多項(xiàng)高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展必將導(dǎo)致大幅度降低能耗，節(jié)約用材以與提高效率，并最終為現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)和生活帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。通常認(rèn)為，1956年第一個(gè)晶閘管發(fā)明之日即為電力電子技術(shù)誕生之時(shí)。在之后的近半個(gè)世紀(jì)里電力電子技術(shù)的發(fā)展大體上可劃分為兩個(gè)階段：1957年至1980年稱為傳統(tǒng)電力電子技術(shù)階段；1980年至

16、今可稱為現(xiàn)代電力電子技術(shù)階段4?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)在器件、電路與控制技術(shù)方面與傳統(tǒng)電力電子技術(shù)相比有如下的特點(diǎn)：集成化。幾乎所有全控型器件都由許多單元胞管子并聯(lián)而成，即一個(gè)器件是由許多子器件所集成。例如一個(gè)1000A的GTO含有近千個(gè)單元GTO，一個(gè)40A的功率MOSFET由上萬(wàn)個(gè)單元并聯(lián)而成，一個(gè)300A的SITH含有5萬(wàn)個(gè)子器件。高頻化。從高電壓大電流的GTO到高頻率多功能的SIT，其工作頻率已從數(shù)千赫到兆赫，這標(biāo)志著電力電子技術(shù)已進(jìn)入高頻化時(shí)代。目前GTO的工作頻率可達(dá)12kHz，電力晶體管可達(dá)25kHz，功率MOSFET可達(dá)數(shù)百千赫，SIT則可達(dá)10MHz以上。全控化。電力電子器件實(shí)現(xiàn)全

17、控化，也即自關(guān)斷化是現(xiàn)代電力電子器件在功能上的重大突破。無(wú)論是雙極型器件的GTO，GTR，SITH或單極型器件的功率MOSFET，SIT以與混合型器件IGT，MGT，MCT等都實(shí)現(xiàn)了全控化，從而避免了傳統(tǒng)電力電子器件關(guān)斷時(shí)所需要的強(qiáng)迫換流電路。電路弱電化、控制數(shù)字化。全控型器件的高頻化促進(jìn)了電力電子電路的弱電化。PWM電路、諧振變換電路以與高頻斬波電路這些本來(lái)用在弱電領(lǐng)域的電路而今又成為電力電子電路的主要形式?？刂七@些電路的技術(shù)也逐步數(shù)字化。多功能化。傳統(tǒng)電力電子器件只有開關(guān)功能，多數(shù)用于整流運(yùn)行。而現(xiàn)代電力電子器件的品種增多、功能擴(kuò)大、使用圍拓寬，不但具有開關(guān)功能，有的器件還具有放大、調(diào)制、

18、振蕩與邏輯運(yùn)算的功能，因而使電力電子器件多功能化5。1.1.4 電力電子技術(shù)變換技術(shù)電力電子技術(shù)根據(jù)電能的變換形式不同可以分為四大類6：AC-DC變換器：將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，又稱為整流器。主要用于充電、電鍍、電解與直流調(diào)速等領(lǐng)域。目前，采用快速自關(guān)斷器件的高頻整流器能達(dá)到功率因數(shù)接近1，正在逐步取代傳統(tǒng)的相控整流器1) DC-AC變換器：把直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，又稱為逆變器。逆變器的輸出可以是恒頻，如恒壓恒頻（CVCF）電源和不間斷電源（UPS）；也可以是變頻，如各種變頻電源、高頻感應(yīng)加熱、電焊機(jī)電源與交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速等。當(dāng)前逆變器發(fā)展中的研究熱點(diǎn)是輸出波形控制技術(shù)、高頻鏈技術(shù)與軟

19、開關(guān)技術(shù)等。2) AC-AC變換器：將交流電源的任一參數(shù)（幅值、相位和頻率）加以轉(zhuǎn)換，使之變換為另一種規(guī)格的交流電。輸入和輸出頻率保持不變的稱為交流調(diào)壓器，頻率發(fā)生變化的稱為周波變換器或變頻器。AC-AC變換器目前仍以相控方式為主，主要用于調(diào)溫、調(diào)光與低速大容量交流調(diào)速系統(tǒng)?；赑WM理論的矩陣變換器（Matrix Converter），能在保持功率因數(shù)1的條件下直接進(jìn)行大頻率圍的交流電能變換，但控制比較復(fù)雜。3) DC-DC變換器：用于將一種電壓、電流規(guī)格的直流電變換成為另一種規(guī)格的直流電，又稱為直流變換器或直流斬波器。主要用于直流電壓變換器、開關(guān)電源和電車、地鐵、礦車等直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。近年

20、來(lái)發(fā)展的諧振和準(zhǔn)諧振DC-DC變換器能顯著減小功率變換器的開關(guān)損耗的開關(guān)應(yīng)力，大大提高了開關(guān)電源的工作頻率和功率密度，適應(yīng)了其向高效率、小型化和低噪聲發(fā)展的要求。DCACDCAC整流器（AC-DC變換器）逆變器（DC-AC變換器）交交變頻器（AC-AC變換器）斬波器（DC-DC變換器）輸入端輸出端圖 1.1 電能轉(zhuǎn)換的四種形式1.1.5 電力電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用眾所周知，電力電子技術(shù)的發(fā)展是建立在電力電子器件發(fā)展的基礎(chǔ)上的，根據(jù)電力電子器件的發(fā)展歷程與其應(yīng)用，電力電子技術(shù)的發(fā)展大體可以分為四個(gè)階段7： 1956年到70年代初為電力電子技術(shù)的第一階段（通常也稱為傳統(tǒng)電力電子技術(shù)階段）。這一階段的

21、電力電子技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在晶閘管（SCR）與其應(yīng)用上，在此期間，主要針對(duì)晶閘管加負(fù)門級(jí)信號(hào)不能關(guān)斷的弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)出各式各樣的換向電路，雖然這些電路的結(jié)構(gòu)和工作模式都非常復(fù)雜，但是卻在直流電機(jī)調(diào)速、電焊機(jī)、電加熱、高壓直流輸電（HVDC）、感應(yīng)加熱等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，晶閘管技術(shù)與其應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。70年代中期，大功率GTR、功率MOSFET以與高壓大功率GTO等器件的相繼研制成功，以與這些器件與微處理器的結(jié)合使用，極促進(jìn)了電力電子技術(shù)的發(fā)展，使電力電子技術(shù)進(jìn)入發(fā)展的第二階段，在這一階段，交流調(diào)速技術(shù)得到很大發(fā)展，為節(jié)能和機(jī)電一體化打下了牢固的技術(shù)基礎(chǔ)。從80年代初開始，各種全控型電力電子器件大

22、量涌現(xiàn)，特別是MOS型絕緣柵雙極晶體管（IGBT）、MOS控制晶閘管（MCT）、集成門極換流晶閘管（IGCT）、功率集成電路（PIC）和智能功率模塊（IPM）的相繼研制成功以與性能的不斷提高，使電力電子技術(shù)進(jìn)入發(fā)展的第三階段，在這個(gè)時(shí)期，這些新器件與專用集成電路（ASIC）、計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相結(jié)合，使電力電子技術(shù)得到飛快的發(fā)展。進(jìn)入90年代以后，一方面電力電子器件繼續(xù)向大功率、高頻化方向發(fā)展，另一方面各種新的變換器拓?fù)潆娐泛涂刂品桨笇映霾桓F，特別是對(duì)DC-DC變換器、DC-AC變換器、功率因數(shù)校正技術(shù)（PFC）、軟開關(guān)技術(shù)（Soft-Switching）的研究使得電力電子技術(shù)的應(yīng)用圍

23、更加廣泛和深入。這一階段可以認(rèn)為是電力電子技術(shù)發(fā)展的第四階段。在此階段，電力電子技術(shù)綜合了現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)（微處理器）技術(shù)、電磁技術(shù)等，使其真正成為一門多學(xué)科邊緣交叉技術(shù)。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，二十一世紀(jì)電力電子產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)是：應(yīng)用技術(shù)的智能化；硬件結(jié)構(gòu)的模塊化；軟件控制的數(shù)字化；產(chǎn)品性能的綠色化。從而使未來(lái)的電力電子產(chǎn)品性能更加成熟、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。數(shù)字化得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn)：便于計(jì)算機(jī)處理和控制，避免模擬信號(hào)的傳遞畸變失真，減少雜散信號(hào)的干擾（提高抗干擾能力），便于遙感、遙測(cè)、遙調(diào)，也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入，更便于各種現(xiàn)代控制思想、技術(shù)的注

24、入8。1.2 大功率逆變器的常用技術(shù)方案?jìng)鹘y(tǒng)的大功率逆變器，通常采用SPWM技術(shù)、階梯波疊加技術(shù)、最優(yōu)SPWM技術(shù)、以與逆變器并聯(lián)技術(shù)等910，以下將分別予以分析。1.2.1 SPWM技術(shù)SPWM即正弦脈寬調(diào)制法，是調(diào)制波為正弦波、載波為三角波或者鋸齒波的一種脈寬調(diào)制法，如圖1.2所示。以圖1.3單相逆變器為例，采用如圖1.2所示的SPWM控制方案，在正弦波幅值大于三角波幅值的時(shí)候，功率管T1、T4導(dǎo)通；在正弦波幅值小于三角波幅值時(shí)，功率管T2、T3導(dǎo)通。圖1.3單相逆變器SPWM技術(shù)應(yīng)用于大功率場(chǎng)合，電路簡(jiǎn)單，控制和調(diào)節(jié)性能好，然而其直流母線電壓利用率不高。如果要得到較好的波形質(zhì)量，需采用較

25、大的頻率調(diào)制比，功率器件的開關(guān)頻率較高，對(duì)功率管與其緩沖電路要求較高，變換器損耗較大。圖1.2 SPWM調(diào)制1.2.2 階梯波合成技術(shù)階梯波合成逆變器的輸出波形為階梯波，其階高按正弦變化。階梯波合成的方法很多，對(duì)于大功率逆變器常用的方法是將N個(gè)依次移相/N的方波(或準(zhǔn)矩形波)疊加合成，稱為移相疊加法。如圖1.4所示，為階梯波合成逆變器通常所采用的功率電路圖。階梯波合成逆變器的諧波含量較低，并且，階梯數(shù)越多，諧波含量越低，故輸出波形質(zhì)量好。該種逆變器由多個(gè)逆變橋構(gòu)成，每個(gè)逆變橋可以均分功率，降低了單個(gè)逆變橋功率要求，易于實(shí)現(xiàn)較大功率容量。同時(shí)，逆變器功率的管開關(guān)頻率低，變換器的效率高，可靠性高1

26、2-16。圖1.4階梯波合成圖然而傳統(tǒng)的階梯波合成逆變器本身不具備調(diào)壓功能，需要增加一級(jí)變換器實(shí)現(xiàn)直流環(huán)節(jié)調(diào)壓或者通過(guò)兩臺(tái)逆變器移相調(diào)壓。1.2.3 最優(yōu)SPWM技術(shù)最優(yōu)SPWM技術(shù)是基于諧波消除原理發(fā)展而成，即通過(guò)確定功率管的開關(guān)點(diǎn)，從而有選擇地消除某些特定諧波，開關(guān)點(diǎn)則預(yù)先已經(jīng)計(jì)算好，存于存儲(chǔ)器中，通過(guò)外部電路，循環(huán)讀取開關(guān)點(diǎn)。因此，采用最優(yōu)SPWM技術(shù)控制的逆變器，其功率管的開關(guān)頻率較低，有利于降低開關(guān)損耗，同時(shí)直流母線電壓利用率高，波形質(zhì)量好。其不足之處在于，采用此種技術(shù)的逆變器本身無(wú)法調(diào)壓，為此，可以采用兩種方案11。第一種方案，在系統(tǒng)中添加直流變換器，只要調(diào)節(jié)直流變換器的占空比，就

27、可以調(diào)節(jié)逆變器輸入端的直流電壓大小，從而調(diào)節(jié)交流輸出端電壓幅值大小，達(dá)到了調(diào)壓的目的。采用該種方案調(diào)壓，逆變器輸出波形指標(biāo)好，但是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，總體效率低。第二種方案，采用SHEPWM控制方案，即有選擇的消除諧波技術(shù)。如圖1.5所示為SHEPWM調(diào)制原理圖，從圖中可以看出，此波形的正半周和負(fù)半周對(duì)稱于零點(diǎn)，是奇對(duì)稱，因此在傅利葉級(jí)數(shù)中將不含有偶次項(xiàng)和余弦項(xiàng)。只要恰當(dāng)?shù)倪x擇，就可以使諧波中的某些特定次數(shù)諧波幅值為零，從而達(dá)到移消除特定低次諧波的目的。圖1.6半橋逆變器圖1.5最優(yōu)SPWM調(diào)制原理圖如圖1.6所示，以半橋式逆變器電路為例，控制上下兩功率管使輸出電壓為圖1.5所示波形，即可消除特定的

28、低次諧波。對(duì)于圖1.6所示電路，系統(tǒng)輸出電壓波形的傅利葉分解形式為:。因此 （1-1）由式(1-1)可以看出，若要消除某些特定的低次諧波，只要讓相應(yīng)的諧波幅值為零，可以利用計(jì)算機(jī)求解相應(yīng)的各開關(guān)角，同時(shí)保證基波幅值為常數(shù)。針對(duì)不同的輸入電壓可以得到不同的開關(guān)角。將所有這些開關(guān)角存于計(jì)算機(jī)中，根據(jù)輸入輸出電壓的不同，選擇不同的開關(guān)角，就可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。根據(jù)以上分析，可以看出，利用SHEPWM調(diào)壓，波形質(zhì)量好，控制簡(jiǎn)單，然而開關(guān)點(diǎn)存儲(chǔ)量大，并且調(diào)壓不連續(xù)。1.2.4 逆變器并聯(lián)技術(shù)大功率逆變器還可以通過(guò)逆變器并聯(lián)得到，即以多臺(tái)較小功率逆變器的并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出大功率的要求。逆變器并聯(lián)的實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵是要解

29、決輸出的同步和均流問(wèn)題。兩臺(tái)或多臺(tái)逆變器投入運(yùn)行時(shí)，要求互相間與與系統(tǒng)輸出正弦交流電壓的幅度、頻率、相位一致或小于容許誤差時(shí)才可進(jìn)行，否則可能導(dǎo)致并聯(lián)失敗。同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行的逆變器單元必須能夠均衡負(fù)擔(dān)負(fù)載的有功和無(wú)功功率，即均流包括有功和無(wú)功均流。從以上分析可知，多臺(tái)逆變器并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)大功率輸出，控制系統(tǒng)復(fù)雜，工程上實(shí)現(xiàn)較為困難11。1.3 本文研究的主要容前面談到，SPWM逆變器方案其直流母線電壓利用率不高，功率器件的開關(guān)頻率較高，對(duì)功率管與其緩沖電路要求較高，變換器損耗較大，效率低，電磁兼容性差。用最優(yōu)SPWM技術(shù)控制的逆變器，其功率管的開關(guān)頻率較低，同時(shí)直流母線電壓利用率高，波形質(zhì)量好，然

30、而最優(yōu)SPWM需要計(jì)算復(fù)雜的開關(guān)角，并且調(diào)壓不連續(xù)。在大功率逆變器電路中，移相調(diào)壓階梯波合成方案能夠很好的解決這些問(wèn)題。本課題對(duì)移相調(diào)壓階梯波逆變器進(jìn)行研究。詳細(xì)介紹了階梯波逆變器原理，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并基于此，研究了移相調(diào)壓技術(shù)在這種合成逆變器中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)較高電磁兼容性和比較理想的動(dòng)態(tài)性能。本文主要容如下：1) 移相調(diào)壓12階梯波逆變器原理對(duì)多重疊加12階梯波逆變器原理做了理論上分析，詳細(xì)介紹了多重疊加和諧波消除原理，以與移相調(diào)壓的控制方式。并在此基礎(chǔ)上，分析了移相調(diào)壓階梯波合成逆變器模型結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出電壓調(diào)節(jié)器，給出了整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真波形。2) 逆變電源主功率電路分析根據(jù)理論進(jìn)行了逆變

31、器主電路部分設(shè)計(jì)，給出了詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)。3) 控制電路部分設(shè)計(jì)進(jìn)行了控制電路部分設(shè)計(jì)，利用CPLD設(shè)計(jì)了兩組逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)系列，并給出了詳細(xì)的仿真波形。4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)裝置進(jìn)行了功能性試驗(yàn)，給出了實(shí)測(cè)波形和諧波分析數(shù)據(jù)。5) 全文總結(jié)全文最后，對(duì)所提出電路的功能特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。2 移相調(diào)壓12階梯波逆變器原理2.1 12階梯波逆變器原理三相逆變電路是電力電子變流器的一種形式，它的的作用是將直流DC電壓變換為交流三相電壓，目前三相逆變的主電路電路拓?fù)渲饕腥鄻蚴侥孀兤?，三相半橋逆變器、三相四橋臂逆變器、組合式三相逆變器和多重疊加式的逆變器等23。其中，多重疊加式三相逆變器的原理是對(duì)幾個(gè)輸出

32、電壓一樣的逆變器，使它們依次錯(cuò)開一樣的相位角，然后把它們疊加起來(lái)消除某些諧波，形成三相正弦的輸出。它的優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)管的工作頻率就是所需電源的頻率，因此，開關(guān)損耗少，電源的效率高161819。其電路原理圖如下圖2.1 12階梯波逆變器原理圖單臺(tái)三相全橋逆變器，若上下橋臂為180o互補(bǔ)開關(guān)，則輸出線電壓為120o準(zhǔn)方波，其傅立葉展開式為： (2-1) 其中 (2-2) 即此方波僅含基波和奇次諧波，且不含零序諧波。將此方波移相角時(shí)，則得到電壓的傅立葉展開式： (2-3)采用m個(gè)這樣的120o方波通過(guò)輸出變壓器疊加在一起，（即m個(gè)通道疊加），則得到的合成輸出電壓為： (2-4) (2-5)Ai為變壓器變

33、比，則第n次諧波電壓(2-6) (2-7) (2-8)通過(guò)控制Ai和，可以使成立，即抵消了該低次諧波，這就是“諧波抵消”原理。若選用對(duì)稱電壓進(jìn)行疊加，式自然成立。所以只要令成立即可。如果要消除5次諧波，可以用3個(gè)120o方波疊加，每個(gè)方波相位差，設(shè)方波1的相位為0o，方波2和3變比分別一樣，如圖2.2，則合成電壓的基波、5次諧波的幅值為： (2-9) (2-10)令U50，又考慮當(dāng)輸入直流電壓為E時(shí)，輸出基波幅值為U1m，可列出基波的方程式U1U1m。解式（2-9）和（2-10）兩個(gè)方程，可以確定變比A1、A2。圖2.2 12階梯波疊加波形圖由方程組可以看出，當(dāng)對(duì)稱電壓疊加時(shí)，m個(gè)方程可確定m

34、個(gè)變比，串聯(lián)繞組數(shù)為2m1，實(shí)際可以抵消諧波次數(shù)為m1個(gè)。在方程中以代替n，其中 ，可得(2-11)說(shuō)明當(dāng)n次諧波被抵消的同時(shí)，次諧波也被抵消，即7次諧波也不存在了。在三相系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)以上準(zhǔn)矩形波疊加，一般采用兩個(gè)全橋逆變器。在一個(gè)周期參與疊加的矩形波脈沖數(shù)為12個(gè)，并且可以抵消次諧波，因此將其定義為12階梯波逆變器。以上結(jié)論可以引申得到另一個(gè)結(jié)論：由于基波沒(méi)有被抵消，則次諧波也沒(méi)有除掉，剩余諧波的單次諧波含量不會(huì)變化。以上例中的11次諧波為例驗(yàn)證。設(shè)用于疊加的準(zhǔn)矩形波中11次諧波的幅值為E11，則11次諧波的單次諧波含量SHD為E11/E1。合成后，11次諧波的幅值為(2-12)可得(2

35、-13)可見(jiàn)合成后的11次諧波的單次諧波含量與E11/E1有關(guān)，而和E11、E1具體大小無(wú)關(guān)，所以這個(gè)結(jié)論適用于任何波形的疊加合成。 在12階梯波逆變器中，為消除5次諧波，由式（2-12）可得： (2-14)即 (2-15)得，以圖2.1的A相為例，取變比為的倍，同時(shí)下組逆變橋滯后上組，于是如圖2.2所示，、便疊加成A相的12階梯波。的基波分量有效值為 (2-16)第n次諧波的有效值為， (2-17)n次諧波的幅值僅為基波幅值的1/n，而最低次諧波為11次，故最低次諧波僅為基波幅值的。圖2.3為MATLAB仿真軟件對(duì)12階梯波進(jìn)行的諧波分析，可以看出疊加后消除了7、17、19、次諧波，只剩11

36、次、13次、23、25次等。圖2.3 12階梯波諧波分析2.2 移相調(diào)壓基本原理12階梯波合成逆變器其自身無(wú)調(diào)壓能力，無(wú)法形成有效的電壓閉環(huán)控制。本課題提出采用移相調(diào)壓的方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出電壓可調(diào)，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓幅值的目的。移相調(diào)壓技術(shù)是將多臺(tái)逆變器通過(guò)變壓器申聯(lián)，通過(guò)調(diào)節(jié)它們輸出電壓的相位差角，達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)輸出電壓的要求2425。兩組輸出電壓間基波的相位差為2，如圖2.4，則輸出電壓為(2-18) (2-19)可見(jiàn)，在調(diào)壓的時(shí)候，的增大或減小，即 U01、U02的相位拉開或靠攏，只引起U0幅值的變化，相位不會(huì)變化。圖2.4 移相調(diào)壓原理2.3 移相調(diào)壓階梯波逆變器輸出電壓波形分析兩臺(tái)逆變器

37、串聯(lián)疊加可以有兩種電路形式，一是逆變橋輸出通過(guò)變壓器后串聯(lián)疊加再經(jīng)濾波器輸出，即所謂先串聯(lián)后濾波電路，如圖2.5；另一種是逆變橋輸出通過(guò)變壓器后先濾波再串聯(lián)，即所謂先濾波后串聯(lián)電路，如圖2.6所示。采用移相調(diào)壓技術(shù)，在兩臺(tái)逆變器各自輸出的基波電壓進(jìn)行移相疊加時(shí)，各次諧波電壓也同時(shí)在疊加，圖2.6 先濾波后串聯(lián)圖2.5 先串聯(lián)后濾波因而系統(tǒng)輸出的電壓波形中，各次諧波電壓幅值也將隨移相角的變化而變化。2.3.1 先串聯(lián)后濾波電路的諧波分析如圖2.5所示電路，系統(tǒng)以直流母線電壓Ud中點(diǎn)電壓為參考點(diǎn)時(shí)，輸出波形即為12階梯波。系統(tǒng)變壓器連接為/Y形連接，變壓器原邊線電壓的n次諧波26。(2-20)同樣

38、，可以推得逆變器B變壓器原邊對(duì)應(yīng)的線電壓的n次諧波，(2-21)當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行移相調(diào)壓時(shí)，由圖2.4移相調(diào)壓原理圖可知 (2-22) (2-23)其中，N為變壓器變比，為方便計(jì)算，本章（除仿真外）均取N1。由式(2-23)可以看出，疊加后的波形，理論上將只含有6k1 (k=3,4,5.)次以上的諧波，即含有11次、13次、17次、19次等諧波。同時(shí)，由于移相角的存在，圖2.7諧波曲線使得系統(tǒng)輸出波形中的各次諧波幅值將隨角的變化而變化。圖2.7示出了基波、11、13、17和19次諧波幅值隨角變化情況，其中，基波與各次諧波幅值均取，即相對(duì)直流母線電壓的標(biāo)么值，值用弧度表示。由上圖可以看出，當(dāng)移相角變化

39、時(shí)，基波與各次諧波幅值變化是一余弦變化曲線。移相角不僅影響各次諧波幅值，同時(shí)，也對(duì)系統(tǒng)輸出電壓的總諧波含量THD有影響?？紤]輸出端采用型濾波器，其等效電路如圖2.8所示，圖2.8濾波電路經(jīng)過(guò)輸出濾波器后，若逆變器空載，即負(fù)載阻抗。，對(duì)于n次諧波有: (2-24)其中，圖2.9濾波后諧波幅值 (2-25)設(shè)濾波器的諧振頻率，則濾波后基波與各次諧波幅值隨角變化情況如圖2.9所示。從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)濾波器后，高次諧波得到了較大的抑制。由圖2.10可以看出，THD隨著角的變大而呈現(xiàn)震蕩型的增大。當(dāng)移相角較小時(shí)，移相調(diào)壓12階梯波逆變器的直流母線電壓利用率較高。當(dāng)要求輸入電壓在10%圍變化時(shí)，空載時(shí)若

40、設(shè)計(jì)額定工作點(diǎn)為0.54；當(dāng)輸入電壓最高時(shí)，=0.66；在最低輸入電壓時(shí)，0.26。在此區(qū)間，THD值小于2%，可以滿足通常的技術(shù)指標(biāo)要求。圖2.10 THD隨變化曲線應(yīng)用MATLAB軟件，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。如圖2.11為先串聯(lián)后濾波電路的仿真波形,其移相角為0.54。圖2.11先串聯(lián)后濾波仿真波形2.3.2 先濾波后串聯(lián)電路諧波分析圖2.6所示電路中，A組逆變器輸出的電壓先經(jīng)過(guò)交流濾波器的濾波，然后再進(jìn)行移相疊加。對(duì)于此種電路，如前分析，系統(tǒng)空載時(shí)，其中，K與前述中含義一樣。進(jìn)行移相疊加時(shí)，則N同前述，為變壓器變比。比較上述兩種功率電路所對(duì)應(yīng)的分析，對(duì)于系統(tǒng)輸出端而言，兩種功率電路對(duì)諧

41、波的抑制在理論上是一樣的。同前述分析，系統(tǒng)輸出n次諧波電壓( N為變壓器變比)。由此可以得出，對(duì)于兩種不同的功率電路在空載時(shí)，THD隨移相角變化曲線是一致的。同樣用MATLAB軟件，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。如圖2.12為先濾波后串聯(lián)電路的仿真波形,其移相角也取0.54。圖2.12先濾波后串聯(lián)仿真波形2.4 移相調(diào)壓階梯波逆變器動(dòng)態(tài)特性研究2.4.1 移相調(diào)壓階梯波逆變器的動(dòng)態(tài)模型為了研究系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了小信號(hào)分析。首先建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,為了便于建模分析,同時(shí)保證模型的合理有效,做如下假設(shè)：假設(shè)系統(tǒng)在某一時(shí)刻已經(jīng)穩(wěn)定,輸入給定發(fā)生微小變化Ugr,考察系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能；所

42、有元件都是理想的，無(wú)寄生參數(shù)，功率管的開關(guān)在瞬間完成，并忽略上下管的死區(qū)時(shí)間；輸出電壓為正弦波，忽略所有諧波，并忽略濾波器對(duì)基波的延遲24。根據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)成，可以得到如圖2.13所示的功能框圖。下面具體分析各部分等效模型。圖2.13 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1) 電壓調(diào)節(jié)器電壓調(diào)節(jié)器實(shí)際上是一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為(2-26)其中比例系數(shù)，積分時(shí)間，,結(jié)構(gòu)圖如下圖2.14 PI調(diào)節(jié)器2) 比較器圖2.15為鋸齒波比較交截產(chǎn)生前后組相位差原理，由圖不難推得 (2-27)因此，比較器輸出脈寬與輸入電壓成正比。在本系統(tǒng)中，鋸齒波頻率很低，為800Hz，如果Up發(fā)生變化，要等到下一次鋸齒波交截才會(huì)發(fā)生變化，即存在

43、時(shí)間上的延遲。平均半周期調(diào)整一次，調(diào)節(jié)緩慢，可以將其等效為一個(gè)較大的慣性環(huán)節(jié)27，慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)取半周期的長(zhǎng)度即0.625ms。因此鋸齒波交截拉氏變換的模型如圖2.16，其中，。圖2.16 比較器圖2.15 比較相位形成3) 脈沖系列生成器由于本系統(tǒng)擬用計(jì)數(shù)器對(duì)移相信號(hào)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的系列脈沖生成，通過(guò)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，所以也存在著時(shí)間上的延遲。也可以將其等效為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，慣性環(huán)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)數(shù)取取1/3周期的長(zhǎng)度即0.417ms。脈沖系列生成器拉氏變換的模型如圖2.17。圖2.17 脈沖系列生成器4) 逆變電路前后兩組逆變器可等效為一個(gè)比例環(huán)節(jié)，各管占空比固定，比例系數(shù)kE正比于輸入電壓Ud和變壓器變比，

44、額定輸入電壓時(shí)的kE46，取其為該環(huán)節(jié)的比例系數(shù)。結(jié)構(gòu)圖如圖2.18。圖2.18 逆變器調(diào)節(jié)前后組逆變器輸出電壓的相位差可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。原理如圖2.19即，其中圖2.20 移相調(diào)壓框圖圖2.19 移相調(diào)壓矢量圖由于cos是超越函數(shù)，不能進(jìn)行拉氏變換?？紤]將cos在一定條件下線性化27。由于假定，系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定，如果此時(shí)電壓給定有微小變化ugr，變化不大，設(shè)系統(tǒng)原來(lái)穩(wěn)定在，由泰勒級(jí)數(shù)可知 (2-28)拉哥朗日型余項(xiàng)是高階無(wú)窮小，可忽略。對(duì)上式進(jìn)行拉氏變換，可得 (2-29)即移相調(diào)壓等效為一個(gè)比例環(huán)節(jié)。輸入電壓為530V的額定值時(shí)，取。綜合起來(lái)可以得到逆變電路的結(jié)構(gòu)圖如圖2.21。圖2.2

45、1 逆變電路5) 反饋環(huán)節(jié)三相輸出電壓經(jīng)取樣、整流、濾波得到反饋電壓Uf，反饋環(huán)節(jié)的原理電路如圖，可以等效為一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，如圖。三相整流后得到六波頭的饅頭波，脈動(dòng)頻率為，濾波時(shí)間常數(shù)應(yīng)大于3倍的脈動(dòng)周期，因此Tf1.25ms。另外反饋放大倍速為反饋?zhàn)儔浩鞯淖儽扰c分壓比例的乘積，實(shí)際取kf0.0217。圖2.22 反饋電路圖圖2.23 反饋框圖綜上所述，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型結(jié)構(gòu)如圖。圖2.24 系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)圖2.4.2 移相調(diào)壓階梯波逆變器的參數(shù)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性研究系統(tǒng)開環(huán)傳函為 (2-30)閉環(huán)傳遞函數(shù)如下 (2-31)1）系統(tǒng)穩(wěn)定性分析系統(tǒng)的特征方程為： (2-32)整理得： (2-33)列出如下勞

46、斯表：可以根據(jù)勞斯判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性條件，勞斯表第一列為正28，得出： (2-34)整理得：。因此，只要積分常數(shù)Ti大于0.159ms，且比例系數(shù)kp小于128.7，系統(tǒng)就能夠穩(wěn)定。2）系統(tǒng)PI參數(shù)設(shè)計(jì)電壓調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有直接影響。選擇適當(dāng)?shù)腜I參數(shù)可使系統(tǒng)具有良好的性能。分別固定kp或Ti時(shí)變化另一個(gè)參數(shù),可以做出系統(tǒng)的伯德圖。圖2.25 kp=5,Ti=1.6ms時(shí)bode圖表2.1 固定Ti，改變kp表2.1列出了不同kp、Ti參數(shù)下的系統(tǒng)分析結(jié)果,表2.2列出不同時(shí)間常數(shù)時(shí)的系統(tǒng)性能。比例系數(shù)kp相角裕度20lgh(db)幅值裕度截止頻率wc(rad/s)0.589151

47、.424.718875.749.4579.615.1249.41067.57.8500.9積分時(shí)間Ti=1.6ms表2.2 固定kp，改變Ti積分時(shí)間Ti相角裕度20lgh(db)幅值裕度截止頻率wc(rad/s)0.535.33.4599.5163.810.1368.3394.519.7139.95101.921.985.2比例系數(shù)kp5比較表2.1和表2.2的數(shù)據(jù)，可以得出如下結(jié)論：a)小PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)或增加積分時(shí)間可以增加系統(tǒng)的相角裕度，使系統(tǒng)易于穩(wěn)定；b)小比例系數(shù)或增加積分時(shí)間的同時(shí)，系統(tǒng)的截止頻率也減小，即降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度；c)因此，在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，提高系統(tǒng)的增益，可

48、以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。d)提高系統(tǒng)相應(yīng)速度的同時(shí)，系統(tǒng)可能出現(xiàn)超調(diào)?？紤]到輸出對(duì)后級(jí)的負(fù)載可能造成損害，應(yīng)限制超調(diào)，所以要求相對(duì)較大的相角裕度。當(dāng)然，由于在建模過(guò)程中忽略了許多次要因素，有的參數(shù)取了近似值，模型建立并不精確。仿真并不能代替試驗(yàn)調(diào)試，仿真目的是為選擇電壓調(diào)節(jié)器參數(shù)提供理論依據(jù)與取值圍，指導(dǎo)電路參數(shù)選擇。根據(jù)前面分析結(jié)果，初步確定電壓調(diào)節(jié)器的參數(shù)為比例系數(shù)kp5，積分時(shí)間Ti1.6ms。3）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究根據(jù)上面的設(shè)計(jì)參數(shù)，就可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。本設(shè)計(jì)的移相疊加三相逆變器三相之間具有相對(duì)獨(dú)立性，因此單相系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能便能夠反映出整個(gè)三相系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1720。系統(tǒng)使用MAT

49、LAB的SINMULINK工具箱進(jìn)行仿真，利用負(fù)載擾動(dòng)可以觀測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)2930，圖2.26顯示負(fù)載從10突加到100的輸出電流電壓波形，圖2.27為負(fù)載從100突減到10的輸出電流電壓波形。從中可以看出，系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度很快，超調(diào)量很小，因此本系統(tǒng)對(duì)負(fù)載擾動(dòng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性。圖2.26 突加負(fù)載波形圖2.27 突卸負(fù)載波形圖2.28為母線電壓突減10（從530V到477V）輸出電壓波形，圖2.29為給定電壓突加10（從115V到126.5V）輸出電壓波形，可以看出，兩個(gè)過(guò)程輸出電壓調(diào)節(jié)時(shí)間都比較長(zhǎng)，近300ms，實(shí)際系統(tǒng)具有直流電容，能較好的抑制母線波動(dòng)，從而減少輸出電壓波動(dòng)。圖2.28 母線電壓突減10波形圖2.29 給定突加10波形2.5 小結(jié)主要講述了多重疊加12階梯波逆變器的原理與移相調(diào)壓工作方式，并對(duì)移相角與輸出各次諧波的幅值，THD的關(guān)系做了詳細(xì)的理論分析。根據(jù)逆變電源的實(shí)際電路結(jié)構(gòu)，提出了電源的動(dòng)態(tài)模型，并利用該動(dòng)態(tài)模型討論系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，確定了調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)運(yùn)用MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。經(jīng)過(guò)理論分析，推導(dǎo)出12階梯波逆變器能消除5、7次諧波，使系統(tǒng)最低次諧波為11次，通過(guò)移相調(diào)壓，可以連續(xù)改變輸出基波電壓幅值大小。對(duì)系統(tǒng)建模分析，從而設(shè)計(jì)出電壓調(diào)節(jié)器，通過(guò)仿真，驗(yàn)