三电平牵引变流器改进同步空间矢量调制策略

发布时间：2021-12-19 15:55

　　高铁及城市轨道交通三电平牵引变流器由于受变流器开关损耗的限制,开关频率通常较低（≤1kHz）。当变流器运行于中、高频区域时,载波比的下降会导致变流器输出电压中含有大量的低次谐波,所以需要采用同步调制策略加以抑制,而传统同步空间矢量调制策略仅能保证变流器输出波形的同步性与对称性,并未对输出波形质量进行进一步的优化,导致变流器输出波形依然含有幅值较高的低次谐波。针对这一问题,该文以变流器输出波形同步性、三相对称性、半波对称性为条件,推导得到同步空间矢量调制开关序列设计规则。在此基础上,形成备选开关序列集,并以输出线电压加权总谐波畸变率（WTHD）为评价指标,得到了不同脉冲数下的最优开关序列并形成改进多模式同步空间矢量调制策略。通过仿真与实验分析,验证了所提策略可以有效提升牵引变流器中、高频区输出波形质量。 

【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(18)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

中点钳位型三电平变流器拓扑结构

由表1可知，三电平变流器每相具有P、O、N三种开关状态，所以三相共有33=27种开关状态组合，对应的基本电压矢量如图2所示，按照矢量幅值不同可将基本矢量分为零矢量V0、小矢量V1～V6和对应的冗余小矢量1V～6V（矢量幅值与角度相同，开关状态组合不同）、中矢量V7～V12、大矢量V13～V18。以中矢量为边界，可将空间矢量平面分为ZⅠ～ZⅥ6个扇区，每个扇区可进一步分为(1)～(6) 6个小三角形。在传统同步空间矢量调制策略中，为保证变流器输出波形满足同步性与对称性条件，参考矢量需要在空间矢量平面内均匀分布，以参考矢量数N=5为例，ZⅠ扇区内参考矢量Vr1～Vr5分布方式如图3所示，Vr1位于扇区边界，Vr2～Vr5依次以π/(3N)间隔均匀分布在扇区内。

在传统同步空间矢量调制策略中，为保证变流器输出波形满足同步性与对称性条件，参考矢量需要在空间矢量平面内均匀分布，以参考矢量数N=5为例，ZⅠ扇区内参考矢量Vr1～Vr5分布方式如图3所示，Vr1位于扇区边界，Vr2～Vr5依次以π/(3N)间隔均匀分布在扇区内。1.2 基本矢量作用时间计算

【参考文献】：
期刊论文
[1]三电平逆变器同步不连续空间矢量调制输出电流优化策略[J]. 谷鑫,刘潮,张国政,史婷娜,夏长亮.  电工技术学报. 2019(05)
[2]三电平逆变器综合性能优化不连续空间矢量调制策略[J]. 史婷娜,刘潮,张国政,谷鑫,夏长亮.  电工技术学报. 2018(24)
[3]基于电流谐波优化的混合脉宽调制策略[J]. 董侃.  电工技术学报. 2017(20)
[4]大功率牵引逆变器的中频区调制算法对比研究[J]. 张钢,董侃,刁利军,刘志刚.  电工技术学报. 2016(S2)
[5]结合开关表的三电平逆变器永磁同步电机模型预测转矩控制[J]. 夏长亮,张天一,周湛清,张国政,史婷娜.  电工技术学报. 2016(20)
[6]一种在线计算多模式空间矢量调制算法及其FPGA实现[J]. 吴瑕杰,宋文胜,冯晓云.  电工技术学报. 2016(18)
[7]基于改进混合粒子群优化的特定谐波消除脉宽调制策略[J]. 陈炜,陈玉健,耿强.  天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(05)
[8]低开关频率下SHEPWM和SVPWM同步调制策略比较研究[J]. 王堃,游小杰,王琛琛,周明磊.  电工技术学报. 2015(14)
[9]三电平SHEPWM与SVPWM混合控制策略及其矢量平滑切换方法的研究[J]. 张志刚,黄守道,胡存刚,张文娟.  电工技术学报. 2015(14)
[10]基于3次谐波控制及脉冲波动分析的三电平SHE-PWM调制优化策略[J]. 谷鑫,姜勃,耿强,夏长亮.  电工技术学报. 2015(07)

博士论文
[1]地铁车辆牵引电传动系统控制关键技术研究[D]. 孙大南.北京交通大学 2012



本文编号：3544683