完美無諧波高壓IGBT變頻器

由式（13）可知：采用N個具有獨立電源的單相橋式SPWM逆變器的直接串聯疊加后，在A相輸出電壓中將得到（2N＋1）個電平的電壓輸出，在uA的雙重付里葉級數中可以消除NF±1次以下的諧波，。例如當開關頻率fs=6000Hz，載波比F==120，N=5時，在A相輸出電壓的付里葉級數式中，將可以消除5×120±1=600±1次以下的諧波，故稱作無諧波（Harmony）逆變器（意即無低次諧波）。

n=±1,±3

n=±1,±3

圖4當N=5時串聯疊加的輸出電壓波形

圖518相三重疊加整流電路

3多相多重疊加整流

完美無諧波高壓變頻器的輸入整流器部分主要采用的是18相三重疊加整流方式，和30相五重疊加整流方式。

3118相三重疊加整流18相三重疊加整流電路與波形圖如圖5所示。輸入變壓器采用Y/ΔΔΔ接線的18相整流電路，輸入變壓器的三組次級繞組依次滯后=20°相位角，并各向一個三相橋式整流器供電、三個三相橋式整流器單獨輸出，輸出直流電流為Id。變壓器的初級輸入電流ia=＋＋，、和為與三個次級繞組相對應的初級供電電流。經過、和三重疊加后的初級電流ia變成了十梯級等階寬階梯波，因此可以用Biriger公式來計算ia的基波與各次諧波的幅值：式中：n為諧波幅值：n＊=n()為相應于n的諧波次數；

δi為在ti點的跳躍值，n=1,2,3…m；

T為函數重復周期。

用Biriger公式對ia的十梯級等階寬階梯的基波與各次諧波幅值進行計算可得

Imn=〔〕=()〔〕(15)

用此式算出基波與各次諧波幅值為：

Im1=3.175Id；Im5=0.144Id；Im7=0.0838IdIm11=0.053Id；Im13=0.0554Id…

故輸入電流ia的付里葉級數式為：

ia=（）

〔sinωt＋0.045sin5ωt＋0.0264sin7ωt＋0.0167sin11ωt

＋0.0174sin13ωt＋0.0588sin17ωt0.034sin19ωt〕

(16)

由此式可知ia的低次諧波含量大大減小。

3230相五重疊加整流

用Y/ΔΔΔΔΔ接線輸入變壓器的30相五重疊加整流電路與輸入電流ia的波形如圖6所示，輸入變壓器的五組次級繞組依次滯后相位角，每一組次級繞組向一個三相橋式整流器供電，五個三相橋式整流器單獨輸出，輸出直流電流為Id。與五個次級繞組相對應的初級輸入電流為、、、和，變壓器初級輸入電流ia=＋＋＋＋。五重疊加后的輸入電流ia的波形是16梯級等階寬階梯波。用Biriger公式對它的基波與各次諧波幅值進行計算得：

Imn=()〔〕

圖630相5重疊加整流電路

圖7功率單元模塊電路示意圖