電力機(jī)車三電平牽引逆變器輸出電流諧波優(yōu)化研究.pdf

1、在我國(guó)鐵道部的領(lǐng)導(dǎo)和全國(guó)人民的支持下，鐵路運(yùn)輸蓬勃發(fā)展，在中國(guó)的交通運(yùn)輸藍(lán)圖成為了關(guān)鍵而不可替代的角色。特別是和諧CRH動(dòng)車組的成功研制，給我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。在動(dòng)車組技術(shù)中，牽引變流器是牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的核心，其主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)交-直-交變流器系統(tǒng)，包括牽引整流器、中間直流環(huán)節(jié)和牽引逆變器。在許多大功率交流傳動(dòng)場(chǎng)合下，開(kāi)關(guān)損耗大，為了減少開(kāi)關(guān)損耗，提高逆變器效率，同時(shí)了為了減少功率器件的發(fā)熱，開(kāi)關(guān)頻率在滿足系統(tǒng)要求的情況盡可能

2、的降低，一般情況下，不能超過(guò)1kHz，導(dǎo)致?tīng)恳孀兤髦泻写罅康闹C波。本文以應(yīng)用于大功率電力機(jī)車的三電平逆變器為特定的研究對(duì)象，對(duì)其輸出的電流諧波問(wèn)題進(jìn)行了研究，旨在尋找出一種新的調(diào)制方法減少逆變器的輸出諧波。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)CRH2型動(dòng)車組牽引逆變器的諧波問(wèn)題，分析了電流諧波的產(chǎn)生機(jī)理，其根本原因是開(kāi)關(guān)器件工作的非線性，開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)角會(huì)影響電流的諧波含量。電力機(jī)車的負(fù)載本身是一個(gè)非常復(fù)雜的負(fù)載，可以通過(guò)控制功率

3、器件的開(kāi)關(guān)時(shí)刻來(lái)減小諧波含量。⑵總結(jié)了多電平逆變器的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和調(diào)制方法，如SPWM和SVPWM等。分析了幾種調(diào)制策略的原理和特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)調(diào)制策略編程復(fù)雜、計(jì)算過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題，本文提出了一種簡(jiǎn)化的三電平逆變器調(diào)制策略。該方法是將三電平逆變器的空間電壓矢量看成6個(gè)兩電平逆變器空間電壓矢量的合成，降階成兩電平，用兩電平的矢量合成參考矢量，最后對(duì)應(yīng)到三電平逆變器的每一相開(kāi)關(guān)組合，就可以完成控制。在 MATLAB/simulin

4、k中進(jìn)行了該方法的仿真驗(yàn)證，最后選用TMS320F2812作為控制器件，編寫程序完成了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了正確的三電平輸出波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的調(diào)制策略是正確的，而且具有數(shù)字實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。⑶分析了NPC三電平逆變器諧波產(chǎn)生原理，搭建了其輸出相電流諧波的模型。推導(dǎo)出了以輸出相電流諧波為優(yōu)化目的的函數(shù)表達(dá)式。本文提出一種基于分子動(dòng)理論算法的諧波優(yōu)化策略（MMT-PWM），采用分子動(dòng)理論優(yōu)化算法求解模型時(shí)，施加了消除窄脈沖算法。完成9、11