图2-16给出了阶梯合成波的波形。虚线所示的波形为标准正弦波,它是阶梯合成波的轮廓线。从图中可以看出,阶梯合成波的阶梯数越多,阶梯合成波越接近正弦波。图中所示的一个周期内阶梯合成波的阶梯数为18,每个阶梯对应一个电压值,即U1~U9和-U1~-U9。因为阶梯合成波的波形左右对称,对于阶梯数为2N的阶梯合成波来说,只需N个电压值,并且它们依次相移π/N。这种获得阶梯合成波的方法称为移相叠加法。
图2-17为移相叠加阶梯波合成逆变器的电路原理图。该电路由直流电源Ud、时钟发生器、分频器、N个驱动器、N个逆变器和N个变压器组成。
时钟发生器(振荡器)输出的矩形脉冲经分相电路后,得到N个相移依次为π/N的方波信号,再经驱动电路驱动每个逆变器中对应的功率开关管。逆变器可采用推挽式、半桥式、全桥式等单相逆变器拓扑,或者采用三相桥式逆变器拓扑。采用三相电路时,逆变器的个数为N/3。图2-17中采用了N个单相逆变器。N个逆变器的输出方波电压经N个变压器的调节,得到初始相位为φ1=0、φ2=π/N、…、φN=π(N-1)/N,幅值为U1、U2、…、UN的N个方波或矩形波输出电压,各变压器的绕组按要求串联起来,不同相位和不同幅值的方波或矩形波的叠加,便可合成阶梯数为2N的阶梯合成波。U1、U2、…、UN的电压值与各变压器的变比相关。
图2-16 阶梯波形(www.daowen.com)
综上所述,采用多重移相结构时,只要适当选择相位差、输出变压器变比和输出变压器二次绕组的连接方式,便可以改变输出波形,减少谐波含量。当然,文中采用了单相全桥结构,也可以实现输出电压的调节。
图2-17 移相叠加阶梯波合成逆变器的电路原理图
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