表2列出了低于6.9kV的供電系統中，在不同的短路比（短路比SCR定義為最大短路電流IS與平均設定最大負載電流IL之比）條件下，其諧波電流值和總諧波畸變系數（THD）值的限制，而偶次諧波限制在奇次諧波的25%以下。因此，按照電力電子裝置容量與電力系統短路容量之比，正確選擇主電路聯結形式（等效相數、脈波數）和控制方式，就十分重要。

表2 IEEE-519對電流諧波的限制值

3 高壓變頻器輸入諧波分析

3.1 多脈動整流抑制輸入諧波的基本原理

　　多重移相疊加技術是由A.Kernick等人早在1962年提出的。該技術采用脈動寬度為60°的6脈動三相全波整流（或等效三相全波整流）作為基本單元，使m組整流電路的交流側電壓依次移相α＝60°/m，則可組成脈動數為p=6m的多脈動整流。其脈動數p、組數m、移相角α及對應的諧波次數h之間的關系如表3所示。

　　對于12脈動整流，整流變壓器為常規接法的Y/Y-12（或Δ/Δ-12）和Y/Δ-11或(Δ/Y-1)，二者交流側副方電壓互相移相30°，直流側并聯(或串聯)后組成12脈動整流。

　　對于18脈動及以上的整流，整流變壓器繞組采用曲折接線（Z接線）實現，各整流單元并聯（或串聯），共同向負載供電。只要滿足m組6脈動整流交流側的電壓U(n)(n=1,2,……,m)依次移相α=60°/m，即可得到p=6m脈動的多相整流。具體變壓器組別選擇情況如表4。

3.2 多脈動整流輸入諧波的仿真分析

　　利用Matlab中的Simulink/Power System工具箱對多脈動整流仿真研究。本文構建了多重化整流的統一分析模塊，設置參數后，使其能夠實現12、18、24、30、36脈動整流電路的工作特性。按照參數面板中相關說明，選擇合適的變壓器接法，并輸入相移角度，即可實現相應脈動數的多重化整流仿真分析。多脈動整流輸入仿真電路的參數設置面板如圖1所示。

圖1 多脈動整流仿真電路參數設置對話框

　　以12脈動的仿真為例，波形及頻譜如圖2所示，可以看出12脈動時主要諧波為12k±1次，和理論分析相符合。

圖2 12脈動整流波形及其頻譜

　　結合IEEE-519中的標準，對各脈動數整流進行比較如表5所示，可見，在不增加其他濾波裝置的情況下，12脈動整流很能滿足IEEE-519中的要求，在各個范圍內諧波含量均超出標準。36脈動情況要好的多，35次以下諧波及THD都能滿足IEEE-519的要求，但仍然含有較大的35、37等次的諧波。

　　由分析可以看出，多脈動整流很好的解決了變頻器輸入端的諧波抑制問題，尤其對低次諧波的抑制效果明顯，且輸入波形近似為正弦，很好地滿足了要求。但是，同IEEE-519中的標準相比較，在不增加其他濾波裝置的情況下，多脈動整流不能在各次諧波上都滿足IEEE-519中的要求，高次諧波的影響仍然很明顯，需要與其它濾波器配合使用。

4 高壓變頻器輸出諧波分析

　　作為高壓大功率變頻器的輸出環節，高性能的逆變器是其性能的保證。但高壓大功率變頻器并不像低壓變頻器一樣有著成熟、統一的技術，各種拓撲結構、控制方案都有其各自的優缺點。

4.1 變壓器耦合輸出型逆變器輸出諧波分析

　　1999年，由Cengelci E等人提出該拓撲，其主要思想是通過變壓器將3個由高壓IGBT或IGCT構成的常規二電平三相逆變器的輸出疊加起來，實現高質量的三相高電壓輸出、低dv/dt的PWM波，而且很好地保證了平衡運行，對每個三相逆變器的利用率都接近100％，這些特點使它特別適合于對恒轉矩和變轉矩負載的驅動場合。并且這3個常規逆變器可采用普通低壓變頻器的控制方法，使得變頻器的電路結構及控制方法都大大簡化。此結構如圖3所示。

　　與傳統的二電平拓撲結構相比較，中點箝位式三電平逆變器更適合于中高壓變頻裝置高電壓、大容量的特點，特殊的拓撲使得器件具有2倍的正向阻斷電壓能力，其多層階梯形輸出電壓，理論上可通過增加級數而使輸出電壓波形接近正弦，減少諧波，在同樣輸出性能指標下，三電平的開關頻率將是二電平的1/5，從而使系統損耗小。隨著電平數增加，每個電平幅值相對降低，dv/dt變小，主電路電流含有的脈動成分減小，轉矩脈動和電磁噪聲都得到有效的抑制。

　　雖然三電平變頻器結構簡單,能夠實現四象限運行,但是因目前器件耐壓水平的限制,只能達到4.16kV等中高壓情況，若要輸出更高的電壓須采用器件串聯方法，但會帶來均壓等問題。

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