運用多重化技術改善逆變電源質量的研究

摘要：本文的研究目的是為了探索一些改善逆變電源質量的有效方法，并且能夠減少諧波分量。方法上是采用多重化技術，首先給出基本電路原理說明，然后在采用先進的器件基礎上構造一重單相橋式逆變電路，觀察仿真結果，由于不夠理想后又進一步深入地做了二重逆變電路和三重逆變電路的構造并不斷地做出污真實驗。從這個過程中發(fā)現(xiàn)，隨著逆變電路重數(shù)的增多，逆變電路的仿真輸出效果越來越接近理想的正弦波形，而且發(fā)現(xiàn)重數(shù)越多，逆變效果越好。因此得出結論，改善逆變電源質量可以采用多重逆變電路來實現(xiàn)。
關鍵詞：多重化技術；逆變電源；諧波分量；仿真實驗

0 引言
隨著世界能源日益緊張，綠色環(huán)保浪潮的來臨，無害能源急劇增多，諸如風能、水能、太陽能的出現(xiàn)對新一輪的能源利用技術提出了更多的要求。這些能源往往要通過蓄電池儲存起來，使用的時候通過逆變器轉換成所需要的交流電源形式。交流電源的最佳波形是正弦波，而簡單逆變電源電路的輸出波形和正弦波相去甚遠，這種不規(guī)則的波形在使用時會產生大量的諧波，而諧波對公用電網(wǎng)和其他應用系統(tǒng)的危害較大，具體表現(xiàn)在：
(1)使公用電網(wǎng)中的元器件產牛諧波損耗，降低效率，容易使中線發(fā)熱，引起火災；
(2)諧波引起的噪聲機械振動使得電機和變壓器局部過熱，絕緣老化，降低壽命；
(3)產生的諧振使得繼電保護誤動作和測量準確性能降低；
(4)強電產生的干擾信號使得附近的通信系統(tǒng)無法正常工作。
上述理由使簡單逆變電源電路的進一步推廣使用遇到了瓶頸，而使用較為復雜的電路將會增加成本。本文以單相逆變電源電路為例，將簡單逆變電路做成多重化結構，并采用NI公司的仿真軟件multism 10對各逆變電路進行仿真分析，得到較為理想的正弦波形。

1 基本單相橋式逆變電路
基本單相橋式逆變電路如圖1所示。S1～S4是逆變電路的四個臂，由電力電子器件及其輔助電路構成。當開關S1，S4閉合，S2，S3斷開時，負載電壓為正；當開關S1，S4斷開，S2，S3閉合時，負載電壓為負，即把直流電變成了交流電。改變兩組開關的切換頻率，可改變輸出交流電的頻率。