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、在我國鐵道部的領(lǐng)導(dǎo)和全國人民的支持下，鐵路運輸蓬勃發(fā)展，在中國的交通運輸藍(lán)圖成為了關(guān)鍵而不可替代的角色。特別是和諧CRH動車組的成功研制，給我國鐵路事業(yè)的發(fā)展注入了新的動力。在動車組技術(shù)中，牽引變流器是牽引傳動系統(tǒng)的核心，其主要結(jié)構(gòu)是一個交-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場合下，開關(guān)損耗大，為了減少開關(guān)損耗，提高逆變器效率，同時了為了減少功率器件的發(fā)熱，開關(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1kHz，導(dǎo)致牽引逆變器中含有大量的諧波。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象，對其輸出的電流諧波問題進(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CRH2型動車組牽引逆變器的諧波問題，分析了電流諧波的產(chǎn)生機(jī)理，其根本原因是開關(guān)器件工作的非線性，開關(guān)器件的開關(guān)角會影響電流的諧波含量。電力機(jī)車的負(fù)載本身是一個非常復(fù)雜的負(fù)載，可以通過控制功率

3、器件的開關(guān)時刻來減小諧波含量。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，在此基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)調(diào)制策略編程復(fù)雜、計算過程復(fù)雜等問題，本文提出了一種簡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，最后對應(yīng)到三電平逆變器的每一相開關(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證，最后選用TMS320F2812作為控制器件，編寫程序完成了實驗驗證，得到了正確的三電平輸出波形。實驗結(jié)果表明所提出的調(diào)制策略是正確的，而且具有數(shù)字實現(xiàn)簡單的優(yōu)點。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理論算法的諧波優(yōu)化策略（MMT-PWM），采用分子動理論優(yōu)化算法求解模型時，施加了消除窄脈沖算法。完成9、11