圖4 三單元串聯(lián)逆變器PWM波形 多單元串聯(lián)大功率逆變電源控制系統(tǒng)的仿真研究

根據上述所采用的控制方法，同時考慮到逆變器的三相控制方式完全相同，因此我們對單相的控制方法，用OrCAD/PSpice仿真軟件進行了仿真。圖5為逆變器單相控制系統(tǒng)框圖。

圖5 逆變器單相控制系統(tǒng)框圖

仿真條件如下：采用同步調制，給定正弦波的頻率為1000Hz，載波比Kc=8，直流母線電壓為310V，死區(qū)時間設定約為1us,LC濾波器的參數為電感L=2.5mh,電容C=500nf,負載R=100Ω。圖6為逆變電源系統(tǒng)輸出的多電平的PWM波，圖7為逆變電源系統(tǒng)在上述條件下得到的輸出電壓仿真波形,圖8為輸出電壓的頻譜分析圖。

圖6 系統(tǒng)輸出的多電平PWM波(濾波前)圖7 系統(tǒng)輸出電壓仿真波形(濾波后)

從圖6可以看出，對多單元串聯(lián)的仿真波形與圖4是一致的，從而也驗證了理論分析的正確性。

由圖7可以看出，經過LC濾波后的系統(tǒng)的輸出電壓波形比較好，波形的畸變很小。

圖8 輸出電壓頻譜圖

從圖8的頻譜圖中我們看到，輸出電壓不含高次諧波，但是含有三次，五次等奇數次諧波，這些奇數次諧波的幅值都比較小，其中三次諧波最大。根據圖中的數據可計算出用來衡量波形特征的一個指標，即總諧波含量THD(除去基波分量外各次諧波的電壓有效值與基波電壓有效值之比)。

總諧波電壓有效值為：6.849V

基波電壓有效值為：524.868V

總諧波含量為：1.305%

多單元串聯(lián)大功率逆變電源實驗波形

本文研制的逆變電源設計容量為500kVA。按照相同的控制電路和主電路結構設計，首先在30kVA的原型機上進行了實驗研究。實驗系統(tǒng)電路結構與圖1相同。

以下為該實驗裝置的部分波形。

圖9 額定運行時，A相輸出電壓的階梯波

從圖9中可以看出，實際輸出的階梯波與理論分析、仿真結果是一致的。