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原文传递两电平牵引逆变器多械SVPWM算法

论文题名：	两电平牵引逆变器多械SVPWM算法
关键词：	高速列车;两电平牵引逆变器;多模式SVPWM算法;定子磁链轨迹;定子电流谐波;转矩脉动
摘要：	在我国高速动车组关键技术国产化、自主化研究和生产制造的过程中，电力牵引传动系统作为高速列车的动力源泉，其控制技术（尤其是电机侧控制技术）是高速列车关键技术自主化和国产化的核心内容之一。高性能的交流传动系统电机控制技术应满足电机输出转矩、转速跟随指令信号稳快准，电机输出转矩脉动小，电机整体振动小、噪声低，电机本体发热小，牵引逆变器效率高、开关器件损耗低等要求。因此，研究并改善电机在全速域内的输出转矩与转速特性、电机定子电流谐波特性、逆变器调制算法切换特性，具有重要的理论和工程应用意义。本文的具体工作内容如下: 　　首先简要介绍了三相两电平逆变器及三相异步电机的基本数学模型;分析逆变器开关状态与空间电压矢量的数学关系、以及逆变器异步调制算法基本理论;阐述了电机间接转子磁场定向矢量控制的原理及实现方案。　　其次，针对电机运行在中高速区内逆变器的分段同步调制算法进行理论分析，借鉴逆变器异步空间矢量调制(SVPWM)算法的矢量合成概念，阐述了分段同步调制算法的基本原理。在此基础上，分析电压矢量对电机定子磁链轨迹的影响，并结合已有的定子磁链轨迹设计方案提出了五种电压矢量作用顺序的方案，并设计了其对应电机定子磁链轨迹。　　再次，针对上述五种电压矢量作用顺序及其对应的定子磁链轨迹，结合矢量合成的伏秒平衡原理，分别分析各基本矢量作用时间和矢量顺序与电机定子磁链幅值、电机转矩稳态值的数学关系;以多模式分段同步调制切换前后电机定子磁链幅值及转矩稳态值维持不变为目标，设计了非零电压矢量时间分配方案。为进一步实现非零电压矢量作用时间分配的优化，以电机定子电流谐波含量为优化目标，定性分析了三种多边形定子磁链轨迹对应的电机定子电流谐波含量与定子磁链轨迹、电压矢量时间分配的数学关系，给出了最小电机定子电流谐波含量下非零电压矢量时间分配方案与定子磁链轨迹优化设计。在此基础上，为讨论零电压矢量对电机转矩的影响，以电机最小转矩脉动为优化目标，定量分析了零矢量与电机转矩脉动的数学关系。最终，以最小定子电流谐波含量与转矩脉动为研究目标，提出了一套基于电机定子磁链轨迹优化的牵引逆变器多模式SVPWM算法，并给出了调制模式切换点的设计方案。　　最后，搭建了以OP5600/RT-LAB平台与DSP-TMS320F2812控制器为核心的硬件在回路半实物实验平台。基于该平台完成电机侧牵引传动系统的建模及控制程序设计，并完成逆变器多模式调制算法及电机矢量控制算法的相关半实物实验验证。计算机仿真及半实物平台实验结果都验证了本文提出多模式SVPWM算法的正确性和有效性。
作者：	江才
专业：	电气工程
导师：	冯晓云
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文