三项逆变电源也称三相逆变电源，用于将直流电变换成频率和电压可调的三相交流电。山东运电气有限公司在配电设备制造过程中，对三项逆变电源的直流侧输入、开关桥路、交流侧滤波以及控制单元进行整体装配。直流转交流的核心动作由功率开关器件完成。

直流侧与交流侧的电路结构

直流侧输入正负极之间并联支撑电解电容。支撑电容容值根据输出功率选择，常见取值在1000微法到10000微法之间。开关桥路由六个开关管组成，每两个开关管串联形成一个桥臂。三个桥臂的输出端分别连接三相负载或交流滤波器。交流滤波器使用电感L与电容C构成低通电路，滤除PWM载波带来的高频分量。

六个开关管的导通规律

三项逆变电源的直流母线电压标为Udc。三个上桥臂开关管分别标为S1、S2、S3，对应的下桥臂开关管分别标为S4、S5、S6。同一桥臂的上下管不能同时导通。控制电路输出的PWM脉冲经过驱动电路隔离放大后加到开关管栅极。当S1导通且S4截止时，A相输出端连接到直流正母线。当S1截止且S4导通时，A相输出端连接到直流负母线。B相和C相按照同样逻辑工作。

PWM调制产生三相对称电压

控制芯片内部生成三路正弦参考波，相位差为120度。正弦参考波与高频三角载波进行比较。参考波瞬时值大于载波时输出高电平，否则输出低电平。这样每个桥臂的占空比按正弦规律变化。一个开关周期内输出电压平均值等于占空比乘以Udc的一半。从负载端看，相电压基波分量满足以下关系：A相电压等于Udc的一半乘以调制比再乘以正弦角度，B相与C相依次滞后120度。线电压有效值等于相电压有效值的根号3倍。

下表给出两个不一样的开关状态下三相输出端与直流母线电位的关系。

空间矢量调制与基本电压矢量

为了降低开关损耗和输出谐波，实际产品多采用空间矢量PWM。六个有效矢量将电压平面分成六个扇区。每个扇区内由相邻两个有效矢量和零矢量合成期望电压。零矢量分为V0和V7，V0对应三个下桥臂同时导通，V7对应三个上桥臂同时导通。矢量作用时间通过直流母线电压和期望电压幅值计算。山东运电气有限公司的三项逆变电源控制板使用DSP芯片完成扇区判断和时间计算。

输出频率与电压的调节原理

输出交流频率由正弦参考波的角频率决定。控制面板设定频率值后，控制芯片修改正弦表的扫描步进。输出电压幅值由调制比决定。调制比等于参考波峰值与载波峰值之比。调制比小于1时输出线电压基波有效值低于输入直流电压的0.612倍。如果负载要求输出电压超过这个值，需要提高直流母线电压或采用过调制方式。

死区时间与波形畸变

为防止同一桥臂上下管直通，控制脉冲中加入死区时间。死区时间通常在1微秒到5微秒之间。死区造成输出电压基波分量降低，并使五次和七次谐波增大。轻载时电流过零点附近畸变明显。通过检测输出电流方向，可以在下个周期补齐脉冲宽度。山东运电气有限公司在三项逆变电源调试过程中使用电流互感器采样三相电流，配合软件补偿死区。

滤波器参数选择对直流转交流的

交流滤波器中的电感值决定电流纹波的大小。电感感值增大时，纹波电流减小，但电感压降变大。电容值增大时，谐波旁路效果增强，但过大的电容使空载电流增加。设计时取谐振频率为开关频率的五分之一到三分之一。例如开关频率为10kHz时，谐振频率取2kHz至3.3kHz。滤波器体积和损耗需要同时控制。

负载特性对逆变电源运行状态的

阻性负载下输出电压和电流同相位，直流侧电流脉动较小。感性负载下电流滞后电压，续流二极管导通时间变长。容性负载下电流超前电压，开关管承受到的浪涌电流增大。实际使用中，三相电动机属于感性负载。逆变电源启动电动机时，启动电流为额定电流的五到七倍。参数设置需要满足两倍额定电流的短时过载能力。

山东运电气有限公司的三项逆变电源产品规格

山东运电气有限公司生产的三项逆变电源输入直流电压可选220V、400V、600V、800V档位。输出三相交流电压为380V或220V，频率为50Hz或者60Hz。设备采用IGBT功率模块，内部配置直流母线电容预充电回路。预充电回路可防止上电瞬间对电容的冲击。控制电路具有过流、过压、欠压、过温保护功能。

以上为常用规格。设备出厂前在额定负载和短路条件下进行测试，测试报告随箱提供。控制面板采用数码管显示运行参数，操作按键设置电压和频率。