基于开关角的牵引逆变器空间矢量同步调制策略

摘要

在牵引传动系统中，脉宽调制技术是控制牵引逆变器实现电能转换的关键技术。本文针对牵引逆变器的脉宽调制技术进行研究，提出了一种基于开关角的同步SVPWM调制策略，并通过理论分析、仿真和实验，验证了其正确性和有效性。
　　传统的同步SVPWM调制策略基于空间矢量合成，是在一个基波周期内固定位置放置若干个采样点对参考电压矢量进行合成，因此载波比由采样点数决定。在采样点数不同的同步SVPWM调制切换时，很难保证载波比不发生变化。载波比变化将造成调制延时和输出电压相位突变，导致电机闭环控制性能下降。针对此问题，本文根据同步SVPWM调制的脉冲分布规律，借鉴优化同步调制中的开关角概念，提出了一种基于开关角的同步SVPWM调制策略，该策略可以根据开关角的范围合理地划分扇区，保证切换时载波比不变。
　　传统的同步SVPWM过调制策略是基于修改电压矢量的幅值和相位，针对某些矢量作用顺序特殊的同步SVPWM调制，采用该方法无法过渡到方波单脉冲调制。针对此问题，本文提出了一种基于开关角的同步SVPWM过调制算法，此算法原理直观清晰，通过使相邻开关角重合来消除窄脉冲、过渡到方波单脉冲调制。根据开关角范围合理划分扇区，设计基于开关角的过调制策略，可以解决某些分频同步SVPWM调制不能过调制到方波的问题。
　　针对本文提出的基于开关角的同步SVPWM调制策略，通过合理划分扇区，可以保证切换过程载波比不变，但是如何选择合适的切换点保证平滑切换仍是一个不可逃避的问题。通过分析各分频同步SVPWM调制的基波电压相位和定子磁链轨迹，作者提出了保证基波电压相位和定子磁链轨迹连续的切换原则，并选出了合适的切换点。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外现状和趋势

1．2．1 牵引逆变器脉宽调制技术

1．2．2 同步调制数字实现

1．2．3 平滑进入方波策略

1．3 本文主要内容

2 传统同步SVPWM调制原理及问题分析

2．1 牵引逆变器数学模型

2．2 空间矢量基本概念

2．3 异步SVPWM调制

2．4 同步SVPWM调制

2．4．1 同步SVPWM调制原理

2．4．2 同步SVPWM过调制策略

2．5 仿真分析

2．5．1 同步SVPWM调制数字实现

2．5．2 同步SVPWM过调制仿真

2．6 本章小结

3 基于开关角的同步SVPWM调制策略

3．1 开关角基本概念

3．2 同步SVPWM调制开关角推导

3．3 同步SVPWM调制扇区划分

3．4 基于开关角的同步SVPWM过调制策略

3．5 仿真分析

3．5．1 同步SVPWM调制数字实现

3．5．2 同步SVPWM过调制仿真

3．6 本章小结

4 基于开关角的同步SVPWM切换研究

4．1 不同调制模式切换过程分析

4．1．1 切换原则

4．1．2 切换前后载波比变化影响分析

4．2 异步SVPWM与同步SVPWM切换

4．3 不同分频同步SVPWM之间切换

4．4 本章小结

5 基于开关角的同步SVPWM调制策略实验

5．1 5．5kW异步电机对拖实验平台

5．2 同步SVPWM调制数字实现

5．3 同步SVPWM过调制实验

5．4 开环同步SVPWM切换实验

5．5 同步SVPWM闭环实验

5．5．1 闭环切换实验

5．5．2 闭环过调制实验

5．5．3 载波比变化影响对比实验

5．6 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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