瀘州新型組合式三相變頻電源的研制

　　傳統(tǒng)（或常規(guī)）三相逆變電源的主電路是由三個(gè)半橋組成，濾波后由三相瀘州變壓器輸出，三相共用一個(gè)反饋調(diào)節(jié)回路。這種方式對(duì)于VVVF電源是適用的。因?yàn)樵谡{(diào)速系統(tǒng)中，交流電動(dòng)機(jī)的=相負(fù)載是平衡的，但對(duì)于CVCF電源就不合適，因?yàn)橛行┰O(shè)備的三相負(fù)載可能不平衡。因此就要求電源能對(duì)不平衡負(fù)載供電而不影響電源輸出的對(duì)稱(chēng)性（幅度和相位的對(duì)稱(chēng)）軍用、航空及高科技電子設(shè)備對(duì)此要求極其嚴(yán)格，這就需要對(duì)常規(guī)的逆變電源加以改進(jìn)。

　　1常規(guī)逆變電源存在的問(wèn)題（a）是一臺(tái)逆變電源的輸出電路示意圖，圖中虛線框內(nèi)為輸出端交流濾波器。若每相輸出濾波器的串聯(lián)阻抗與逆變器的輸出阻抗合并且分別用ZAF，ZBF，ZCF表示，以A相為例其串聯(lián)等效阻抗可表達(dá)為其中iAF、分別為等效串聯(lián)電阻和電感，若各相負(fù)載不平衡，則各相的電流值不等。以感性負(fù)載為例，由此可得逆變電源輸出矢量圖如In（b）所示。

　　（b）可以看出，盡管逆變器輸出電壓i/A，i/B1，i/cl對(duì)稱(chēng)，而，在負(fù)載端就不再對(duì)稱(chēng)。可見(jiàn)常規(guī)的逆變電源是無(wú)法克服這一弊端的。

　　（c）的矢量圖中，盡管負(fù)載不平衡，a，仍為對(duì)稱(chēng)的，而逆變器的輸出電壓Ou，以，卻是不對(duì)稱(chēng)的。這就是說(shuō)，在負(fù)載不對(duì)稱(chēng)的情況下，可以采用在逆變器輸出端進(jìn)行校正，以輸出不對(duì)稱(chēng)換取負(fù)載端電源的對(duì)稱(chēng)。而這在三相半橋結(jié)構(gòu)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。

　　2主電路的改進(jìn)m為了獲得分相控制的能力，要從兩個(gè)“解耦”上入手：一方面在電路上的“解尤”，另一方面從磁路上“解費(fèi)'三相全橋結(jié)構(gòu)可做到磁路上的解耦。

　　2.1三相全橋逆變電路所示為一三相全橋結(jié)構(gòu)的逆變電路。它由三個(gè)單相全橋逆變器組成。逆變器A的初相為0°，逆變器B為-120，逆變器C則為120，三個(gè)逆變器在直流側(cè)并聯(lián)。在輸出瀘州變壓器的初級(jí)側(cè)，三個(gè)瀘州變壓器完全相同并且獨(dú)立，瀘州變壓器的次級(jí)側(cè)公共端聯(lián)在一起作為相輸出的中線。避免了=；相半橋逆變器共一個(gè)瀘州變壓器在磁路上的互相耦合，即使調(diào)節(jié)一相也要影響其它兩相的弊病。

　　2.2集成磁路技術(shù)⑵集成磁路技術(shù)早在上個(gè)世紀(jì)七八十年代國(guó)外的中討論得比較多，并且成功的在DC/DC變換器中加以應(yīng)用，有效地減少了變換器中磁性器件的數(shù)目。例如將CUK變換器的輸入、輸出電感采用集成磁路以后，一體化為一個(gè)耦合電感，適當(dāng)調(diào)節(jié)兩者之間的耦合可以使輸入、輸出的紋波特性得到很大的改善，理論上可以做到純正直流零紋波。集成磁路技術(shù)在三相組合式逆變電源中也進(jìn)行了有益的嘗試。

　　示出了傳統(tǒng)的逆變器輸出濾波電路。根據(jù)需要濾波電路可以置于瀘州變壓器的初級(jí)或次級(jí)。無(wú)須留一定的間隙。由于諧波電流的存在及制作的工藝問(wèn)題，這種分離的電感和瀘州變壓器是主要的噪聲源，是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題。

　　在工程實(shí)際中，一個(gè)即使設(shè)計(jì)精良的瀘州變壓器，因?yàn)殍F磁材料的磁導(dǎo)率及初次級(jí)電感不可能為無(wú)限大，也存在著漏感。因此鐵芯瀘州變壓器等效電路如（a）所示。可以看出漏感L及中的濾波電感它們均是和瀘州變壓器的次級(jí)繞組串聯(lián)。是否可以“借用”，厶，i，2作為濾波電感i/呢，換句話說(shuō)，是否可以將（b）中的電感"合并到瀘州變壓器中呢，回答是肯定的。這種簡(jiǎn)化的先決條件是電感和瀘州變壓器繞組中要有相同的電流波形或成比例的電壓波形。無(wú)須證明（因4與次級(jí)串聯(lián)）這一條件是滿足的。設(shè)計(jì)合適的漏感量，在次級(jí)并聯(lián)合適的電容量（如所示），那么集成磁路電感和電容則起到了逆變輸出濾波器的功能。在中波頻率）。當(dāng)/=1時(shí)，更低的一組諧波為。這就是該模式的倍頻特性。

　　4研制結(jié)果逆變器主電路采用IPM功率模塊，已研制成功一臺(tái)8kVA組合式，型號(hào)為SFC-D型三相變頻電源。負(fù)載實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)備可向任意三相不平衡度負(fù)載供電，也能保持良好的對(duì)稱(chēng)性。在額定功率下也可以使用其中的一相或兩相（一相額定功率為2.7kVA）。采用上述磁路集成技術(shù)，而且主電路中還剔除了常規(guī)的50Hz整流后的濾波電感，使聽(tīng)覺(jué)噪聲減少了20dB.主要技術(shù)指標(biāo)如下：電壓：三相115V/200V，±10%可調(diào)節(jié)波形：正弦波，THDS3%，實(shí)測(cè)<2%電壓不平衡：空載及任意不平衡負(fù)載，相電壓之差不大于IV相位不平衡：空載及任意不平衡負(fù)載120.士電壓調(diào)整率：<1% 5結(jié)論使用證明，該三相組合電源輸出波形質(zhì)量好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，保護(hù)功能齊全，對(duì)負(fù)載的適應(yīng)面更加拓寬，可以很方便的向大功率容量范圍擴(kuò)展。現(xiàn)已批量投入生產(chǎn)，將獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。