基于動車組三電平逆變器SVPWM技術(shù)優(yōu)化控制研究.pdf

1、我國擁有世界上規(guī)模最大、速度最快、現(xiàn)代化程度最高、管理經(jīng)驗最豐富的高鐵網(wǎng)絡(luò)和目前世界上最多的高速列車。中國提出的絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀海上絲綢之路戰(zhàn)略，給中國軌道交通裝備的迅速發(fā)展提供了更多有所作為的空間。高速動車組作為科技密集型產(chǎn)品，其迅速發(fā)展需要各方面技術(shù)研究的支持。NPC(Neutral-Point-Clamped,中性點箝位)型三電平逆變器具有對功率開關(guān)器件耐壓要求低、諧波少、輸出波形趨于正弦等優(yōu)點，在高壓大功率交流傳動中有著

2、了越來越廣泛的應(yīng)用。
　　本文以某型高速動車組的牽引逆變系統(tǒng)為研究對象，首先分析了牽引逆變技術(shù)的兩電平和多電平拓撲結(jié)構(gòu)及它們的控制策略，然后介紹了 NPC型三電平逆變器的工作模式、控制要求、空間電壓矢量，并建立了其數(shù)學模型。對于傳統(tǒng)SVPWM(空間矢量脈寬調(diào)制)算法中參考矢量所在區(qū)域的判定和基本矢量作用時間的計算過程中涉及大量的三角函數(shù)運算，對控制器的運算能力要求高，不利于實時快速調(diào)節(jié)。本文通過總結(jié)矢量分布規(guī)律和數(shù)學特性，提出了一

3、種基于60°坐標系的SVPWM算法，并給出參考電壓矢量所在其空間電壓矢量分布圖中大扇區(qū)和最小三角形位置判斷規(guī)則，該算法無需進行復(fù)雜的三角函數(shù)運算，減輕了控制器的計算負擔。Simulink仿真驗證了本簡化算法的可行性。
　　其次，研究了NPC型三電平逆變器直流側(cè)電容中點電位不平衡帶來的危害、產(chǎn)生的原因和改進的控制策略。針對這一固有問題，本文從三電平SVPWM控制算法入手，利用正負冗余小矢量對產(chǎn)生相同線電壓，但對中點電位影響恰好相反的

4、特點，提出一種優(yōu)化的準雙極性調(diào)制SVPWM算法。該算法在準雙極性調(diào)制策略的基礎(chǔ)上引入了一個實時控制因子k，它根據(jù)分壓電容中點電壓的大小來重新分配下一個PWM周期內(nèi)正、負小矢量的相對作用時間，以此來實時控制流入電容中點的電荷量，抑制中點電位的不平衡。Matlab仿真結(jié)果驗證了本算法可以有效抑制中點電位的波動和漂移，尤其在深度調(diào)制時。
　　最后，設(shè)計開發(fā)了以TMS320F2812 DSP為控制核心的NPC型三電平逆變器實驗平臺。該平臺