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探析级联型高压变频器控制算法 　　摘 要 　　能源问题一直困扰着发展中国家，对于我国来说尤其如此，我国是个能源消耗大国，对能源的需求十分巨大，同时，在对能源使用过程中的浪费情况也十分严重，不过这也表明我国在节能方面同样有着巨大的潜力。高压变频器普遍的运用于各种发动机，传统的高压变频器存在许多问题，而级联型高压变频器比起传统的高压变频器，在保证同样功率输出情况下，节省了平均30%的能源消耗，所以级联型高压变频器能够极大的节省能源消耗。本文介绍了级联型高压变频器的工作原理，并探析了级联型高压变频器的控制算法。 　　【关键词】级联型 高压变频器 控制算法 　　级联型高压变频器，又被称作完美的无谐波变频器，级联式高压变频器比起以往的高压大功率变频器，在使用效果上有了质的飞跃。高压变频器通常因为容量足够大，所以应用的范围十分广，这就导致对电网的谐波污染十分严重，而级联式高压变频器实现高压输出的方式，是通过串联多个低功率变频单元，然后对其进行叠加，从而实现高压输出。这就让二次绕组进行供电的各低功率变频单元相互之间因为存在了一个相位差，从而让级联式高压变频器在输入电压时，达到多重化的效果，这种整流电路输入的多重化效果，就能够使普通高压变频器对电网产生的谐波污染问题得到有效解决。 　　1 级联型变频器工作原理 　　级联式高压变频器在对低功率变频单元进行供电前，需要移相变压器降低对电网的电压供应，然后把电压供给低功率变频单元，在对低功率变频单元进行供电时，需要对位于变压器里的二次绕组进行输入隔离，而二次绕组彼此之间是不导电的。 　　级联式高压变频器实现高压输出的方式，是通过串联多个低功率变频单元，然后对其进行叠加，从而实现高压输出，这就避免了大量的器件进行串联，从而间接的解决了均压问题。 　　而且级联式高压变频器实现高压输出的方式让其在对电压进行输入时，能够根据需求进行多种功率输入，这种对电压进行多种输入的方式，使得电网谐波污染问题得到了有效的解决。 　　2 载波移相控制算法 　　普通的高压变频器，当对电压的输出波动剧烈，即输出时大时小时，电动机里的接线端子就会受到较为剧烈的影响，电动机里的二次绕组同样如此，会使其上升沿或者下降沿趋势较陡，从而导致过电压、漏电流、电磁干扰、轴承电流等问题的出现。并且，如果输出电压的波动过大，还会使得PWM波形电压这种和输出电压保持同步输出的电压产生一种共模现象。这种共模现象产生的电压，会受到寄生电容的影响，从而产生一种轴电压，而这种轴电压会对加速电动机绝缘效果的丧失。 　　而级联型变频器却可以有效的对这些影响进行消除，级联型变频器是通过多载波移相式控制算法运行的，在级联型变频器的每一相内，每一路三角载波，都会对应一级功率单元，相内的正弦调制波因为存在一些相位的区别，所以多载波算法根据相位的不同，又可以分为同相位调制算法和异相位调制算法。 　　同相位调制算法中的的等效载波频率比异相位调制算法的更高，这是其最大的特色，而且同相位调制算法中每个低功率变频单元对供电电压的利用率更高，比异相位调制算法的利用率高了15%。比起异相位调制算法，同相位调制算法的谐波含量较低，造成的电网谐波污染更小。不过同相位调制算法无法对共模电压进行完全的消除，但是和传统的变频器相比，同相位调制算法产生的共模电压强度很低，对电动机的绝缘效果破坏很小，几乎不会产生影响。同相位调制算法中，相位一样的所有低功率变频单元会和不同相位的三角载波一一对应，这就会导致在对电压进行输出时，各功率单元有各自不同的变化规律，输出的波形也是SPWM这种普通的波形，所以要实现电压值的调整，只需对脉冲的宽度进行调节即可。 　　功率单元对应的三角载波，虽然单个的频率不是很高，但是组合在一起后，整体的系统等效波频率却并没有受到影响，反而相对较高，而且低功率变频单元的联合使用，还可以对低次谐波污染进行有效的控制，并且在开关功率单元时造成的能量损耗问题，也能够得到有效的解决。正弦调制波在三项控制中的相位不同，要事先调频调压的控制，只需要对正弦调制波的幅值和频率进行改变即可。 　　3 FPGA算法和DSP算法 　　在对多载波算法进行实现的时候，需要对每个功率单元的SPWM控制信号进行要求，即1个功率单元，对应的控制信号为2路。例如，同一相位内的功率单元串联了6个，那么这一相位总共需要的控制信号就是12路，而要实现三相同步输出的话，那么就需要36路的控制信号。如同在现实的使用中，需要信息的采样和通信保持同步，那么这种功能可以利用FPGA算法和DSP算法编制一个控制器来实现。FPGA算法和DSP算法在设计通信功能时，采用的是并行方式，DSP算法可以根据对地址的不同需求，来对FPGA算法里的随机存储单元进行选择。在控制器的功能实现中，DSP算法的