電力機車隨機脈寬調(diào)制策略與切換控制研究.pdf

1、采用電壓正弦脈寬調(diào)制（SPWM）和電壓空間矢量調(diào)制（SVPWM）在開關(guān)頻率的倍頻處附近存在能量較高的諧波含量。隨機脈寬調(diào)制技術(shù)（RPWM）能夠分散頻譜，將開關(guān)頻率倍頻處的諧波含量均勻分散在較寬頻率范圍內(nèi)，從而降低噪聲。
　　本文首先對SPWM諧波特性進行分析，介紹了隨機PWM技術(shù)的基本原理，對隨機開關(guān)頻率調(diào)制（RFPWM）的頻率變化范圍進行了實用設(shè)計。并分析了SVPWM基本原理，指出SVPWM實質(zhì)上是三相正弦調(diào)制注入零序分量，通過

2、隨機分配U0和U7兩個零矢量的作用時間，可以實現(xiàn)頻譜的分散作用。本文還提出了開關(guān)頻率—零矢量雙隨機調(diào)制策略，指出雙隨機調(diào)制具有比單隨機調(diào)制更好的頻譜分散效果。利用Matlab軟件進行了仿真分析，并通過實際的3kW樣機裝置進行實驗，驗證了隨機脈寬調(diào)制策略的有效性。
　　在數(shù)字控制中采樣頻率往往與開關(guān)頻率一致，采用隨機脈寬調(diào)制策略時，采樣頻率隨機。為說明隨機脈寬調(diào)制策略是否對系統(tǒng)控制器性能產(chǎn)生影響，本文利用仿真軟件畫出控制器在離散化狀

3、態(tài)下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，最后通過實驗驗證RPWM技術(shù)對系統(tǒng)性能不會產(chǎn)生太大影響。
　　大功率電力機車牽引變流器具有開關(guān)頻率低的特點，在整個調(diào)速范圍內(nèi)，載波比變化范圍大，常采用多種調(diào)制模式策略，一般先異步調(diào)制，再普通同步調(diào)制，再采用優(yōu)化PWM，最后過渡到方波調(diào)制。本文對如何實現(xiàn)不同調(diào)制模式間的平滑切換進行了研究。首先詳細分析了SHEPWM調(diào)制的作用原理，介紹了同步且對稱PWM調(diào)制的實現(xiàn)方法，推導(dǎo)了輸出諧波電流表達式。然后分析了異步調(diào)