功率单元串并联结构，如图

1 所示，以每相 12 单元为例，图中只画出一相。图中 1-12

为功率单元，

S1-S6 为切换开关单元，其中 S1-S3 为单刀双掷单元，S4-S6 为单刀单掷单元。

　　
　　
　　
　　

3.1 电路结构

　　

1）功率单元

　　线 电压

10 000V，相电压 5 773V，每相由 12 个单元串联，每个单元的的输出为

481V(有效值)。图 1 中 1-12 模块仍使用原来的设计。
　　

2）功率单元主电路

　　功率单元主电路结构是典型的三相输入单相输出电路。
　　切换开关

s4-s6 的主电路中，其中可控硅为开关元件，可调电阻为大功率低阻值在线可

调电阻模块，用于在多管并联时调节各管的电流值，使各管的电流值尽可能一致。图

1 中在

功率单元

3、6、9、12 的输出端附有高精度电流检测传感器，检测到的电流值隔离后送到协调

控制模块，通过其中的高度单片机计算出电阻误差值，快速平滑地调节各电阻模块，达到
均流的目的，据测量各功率单元电流的误差可控制在

15%以内。

　　切换开关

S2-S3 的主电路是两只双向可控硅一端相联的结构。S1 的主电路中还有一只

可调电阻模块。
　　

3.2 控制系统

　　

1）堆波技术采用功率单元串联实现高压变频器，控制方式一般有两种：

　　（

1）堆波方；（2）载波移相技术。堆波方法控制实现较简单，波形质量也比较好，功

率器件开关次数少，开关损耗小，但它存在两个缺点：串联的各单元承担的功率不一致；
变压器各付边绕组承担的功率不一致。载波移相技术可以得到良好的输出波形。它克服了堆
渡方法的两个缺点，但功率器件开关次数较堆波方法多，开关损耗比较大。
　　我们采用第一种方式，在主控制器上实现了各功率单元的选通信号定期轮换，串联的
各单元承担的平均功率相等，隔离变压器的各付边绕组承担的平均功率也都相等，各个单
元的结构与控制电路也都完全相同。这样即不增加损耗，叉克服了堆渡方式固有的缺点；
　　

2）检测到的开关信号隔离后传到电流同步模块，这四个模块通过光纤通讯，相互协调，

使四模块的开通和关断时间误差控制在

200ns 以下，尽量使四模块同时开通和关断，达到

同步的目的：这里关键是电流脉冲的上升和下降沿的检测精度，以及解决好单片机的抗干
扰问题；
　　

3）控制信号的传输。为了系统的可靠性，防止大电压和大电流跳变对控制信号的干扰，

控制信号采用光纤传输。各单元的控制信号是多通道并行传输，减少信号的中间处理环节，
效果很好；
　　

4）启动完成后，可调电阻模块、协调控制模块、电流同步控制模块及三个电流检测传感

器在上位机的控制下退出工作。每相只留一个电流传感器工作，用于对电机工作状态的检测
控制。
　　

4 结论

　　

1）原理正确，结构合理；

　　

2）电流同步模块单片机软件运行良好，功能基本齐全。电路设计合理，满足了电流同

步的要求；
　　

3）可调电阻模块电路设计巧妙，能及时调节阻值且调节平滑，很好地达到了均流的目

的。
　　参考文献