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电力机车随机脉宽调制策略与切换控制研究
| 论文题名： | 电力机车随机脉宽调制策略与切换控制研究 |
| 关键词： | 电力机车;随机脉宽调制策略;切换控制;性能优化 |
| 摘要： | 采用电压正弦脉宽调制（SPWM）和电压空间矢量调制（SVPWM）在开关频率的倍频处附近存在能量较高的谐波含量。随机脉宽调制技术（RPWM）能够分散频谱，将开关频率倍频处的谐波含量均匀分散在较宽频率范围内，从而降低噪声。 本文首先对SPWM谐波特性进行分析，介绍了随机PWM技术的基本原理，对随机开关频率调制（RFPWM）的频率变化范围进行了实用设计。并分析了SVPWM基本原理，指出SVPWM实质上是三相正弦调制注入零序分量，通过随机分配U0和U7两个零矢量的作用时间，可以实现频谱的分散作用。本文还提出了开关频率—零矢量双随机调制策略，指出双随机调制具有比单随机调制更好的频谱分散效果。利用Matlab软件进行了仿真分析，并通过实际的3kW样机装置进行实验，验证了随机脉宽调制策略的有效性。 在数字控制中采样频率往往与开关频率一致，采用随机脉宽调制策略时，采样频率随机。为说明随机脉宽调制策略是否对系统控制器性能产生影响，本文利用仿真软件画出控制器在离散化状态下系统的阶跃响应曲线，最后通过实验验证RPWM技术对系统性能不会产生太大影响。 大功率电力机车牵引变流器具有开关频率低的特点，在整个调速范围内，载波比变化范围大，常采用多种调制模式策略，一般先异步调制，再普通同步调制，再采用优化PWM，最后过渡到方波调制。本文对如何实现不同调制模式间的平滑切换进行了研究。首先详细分析了SHEPWM调制的作用原理，介绍了同步且对称PWM调制的实现方法，推导了输出谐波电流表达式。然后分析了异步调制到同步调制，再到SHE调制，最后在SHE分段同步调制下的切换控制，寻找合适的切换点，避免引起电流冲击，并通过实验验证。 |
| 作者： | 林艺滨 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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