非平衡条件下三相逆变电源相位对称性的研究

　　0 引言

　　对于三相逆变电源供电系统，如果三相负载是平衡的，对电源输出相位的对称性不构成影响。倘若三相负载不平衡，由于电源相与相之间在电路和磁路上都存在耦合关系，这就势必要影响到三相电源输出相位的对称性，使之偏离120°的对称关系。相位的不对称随之也引起线电压的不对称，负载的不平衡度越严重，影响越大。以致负载不能正常工作，仪表及军事装备的性能不能正常发挥。针对常规逆变电源存在的这一实际问题，本文提出了相位反馈，用锁相环将输出电压的相位与基准相位比较，实现闭环控制的方案。设计了相关的电路，并进行了电路实验，较好地解决了这一问题。使逆变电源的供电特性得到提高，有效地拓宽了对负载的适用范围。

　　1 相位跟踪锁定的基本原理

　　图1(a)是一台逆变电源的输出电路示意图[1]，虚线框内为输出端交流滤波器。将每相输出滤波器的串联阻抗与逆变器的输出阻抗合并，以A相为例其串联等效阻抗可表达为

　　ZAS=RAS+jωLAS　　（1）

　　式中：RAS、LAS分别为等效串联电阻和电感。

　　负载不平衡时逆变电源输出端电压矢量图如图1(b)所示，可以看出尽管逆变器输出电压UAt,UBI，Uc1对称，而负载端的UA，UB，UC已不再对称，常规逆变电源是无法克服这一弊端的。在图1(c)的矢量图中，尽管负载不平衡，UA，UB，UC仍为对称的，而逆变器的输出电压UAI,UBI,UCI却是不对称的，这就是说，在负载不对称的情况下，可以在逆变器输出端进行校正。只要分别动态地实时控制各相的相位重新回到对称位置，就可以维持电源输出端的相位总是处于对称状态。基于这种设计思想，相位控制电路组成框图如图2所示。以A相为例，它由信号调理、电子开关、锁相环路、正弦脉宽调制器等组成。基准相位发生器产生二相互差120度的参考相位信号Uir(i E a，b，c)。