刘凤君

　　(中国航天二院 北京 100854)

　　摘要:介绍了一种新型的2H桥级联式UPS的基本工作原理和控制方法。

　　　由图6可知,在组成三相逆变器时,钟脉冲的个数如果取3的整数倍,就可以使一个脉冲分配器三相共用。

　　2.2 EPWM控制

　　作为UPS应用的2H桥3N -1级联式多电平逆变器,由于有蓄电池作直流电源,所以逆变器本身必须能够自行稳压,2H桥3N -1级联式多电平逆变器,采用EPWM控制是最为合适的。其工作波形如图7所示。

在此图中,用12个钟脉冲产生出载波三角波uc如图7中(e)所示。用uc与一个直流电压控制信号U d进行比较,在U d>uc的部分产生出EPWM正脉冲控制信号ug,如图7中(e)、(f)所示。

　　将图4中S 1～S 8的触发信号与EPWM脉冲信号ug,一起送到图8所示的门电路中,当S1～S8的触发信号和ug两个输入信号同时为正时,就能够得到可以进行EPWM调压控制的开关管S1～S8的驱动信号S1g～S8g。相应的2H1桥与2H2桥的输出电压u1′、u2′如图7(g)、(h)所示。逆变器总的输出电压uA=u1′+u2′,如图7中(i)所示。由图7(i)可以计算出输出电压uA的基波与各次谐波的幅值,其方程式为

　　由此式可知, 用调节直流控制电压U d ( 见图7 ( e ) ) , 就可以调节输出电压。调节的范围为0 ～ 0 . 9 8 4U m , 调节基本上是线性的( 因为γ=0～7.5°)。在调节过程中,输出电压的谐波含量与畸变率基本保持不变。

　　3 三个2H桥3N-1级联叠加式多电平逆变器

　　三个2H桥3N -1级联叠加式多电平逆变器的叠加程序、工作状态以及应注意的问题,与两个2H桥3N -1级联叠加式多电平逆变器相同,这里不重复。为了使输出电压波形最大限度地接近图7 采用EPWM控制的工作波形于正弦波,也采用了和两个2H桥级联叠加相同的给定法来确定各梯级起点角的位置。由于叠加出来的电压是13梯级阶梯波,故将正弦波的幅值U m分成13等分,通过各分点作时间轴的平行线与正弦波曲线相交,用这些交点作为阶梯波的阶高,然后根据阶梯波面积与正弦波面积相等的原则来确定各梯级起点角的位置。根据这个方法选择钟脉冲之间的距离为2°时工频13梯级阶梯波的数据如表4所示,表5给出了三个2H桥级联叠加的前周期的程序。

　　对于工频阶梯波、钟脉冲距离为2°时,13个梯级的起点角按照表4中“实际应用的梯级起点角”取值时,则其谐波分析如表6所示。由此表分析的结果可知,其畸变总量为2.51%。此逆变器也是采用与图6相同的EPWM控制。

　　三个2H桥3N -1级联叠加多电平逆变器的主电路如图9所示,

其叠加合成输出电压波形如图10所示,这是一种27电平的交流输出电压,已经与纯正弦波相差无几了。

　　4 采用2H桥3N-1级联叠加式逆变器的UPS

　　采用2H桥3N -1级联叠加式多电平逆变器的UPS电路如图11所示(旁路开关电路未画出)。

其特点是逆变器采用的是如图9和10所示的三个2H桥3N -1级联叠加式的27电平逆变器及EPWM控制,与此相对应的市电输入电路,采用的则是文献[3]介绍的谐波注入式12脉波整流器(见图12)。这种整流器的市电输入电流与24脉波整流电路相同,因此这种UPS也是一种完美无谐波绿色UPS。这种U P S 的输出电压波形的畸变总量为2.51%,市电输入电流的畸变率为7.57%。因此,可以不用任何滤波装置,就可以满足世界各国电力部门对谐波的严格要求。

　　参考文献

　　[1]刘凤君,现代逆变技术及应用[M],北京,电子工业出版社,2006.

　　[2]刘凤君,多电平逆变技术及其应用[M],北京,机械工业出版社,2007.

　　[ 3 ]刘凤君,谐波注入式1 2脉波整流器[ J ] , U P S应用,2008年7月,总第85期.

　　作者简介

　　刘凤君,研究员,从事航天电源与电力电子技术研究45年,著书10本,发表论文320余篇。

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