一种三电平中性点钳位逆变器中点电位控制算法

针对电力牵引三电平中性点钳位(NPC)逆变器系统,首先分析了因调制算法引起的中点电位振荡现象。然后分别比较两种传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法对中点电位振荡及负载电流总谐波畸变率(THD)的影响;在此基础上,以中点电位平衡控制和最小负载电流THD含量为目的,提出了一种基于中点电位环宽控制的SVPWM算法。最后,通过MALTAB/Simulink软件仿真和dSPACE半实物平台实验研究,对3种调制算法下中点电位及负载电流THD值进行对比分析。计算机仿真与半实物实验结果表明,中点电位环宽控制方法不但能平衡直流侧中点电位,而且能有效地减小负载电流THD含量。     

单相PWM整流器的特定谐波改善控制方法

针对大功率应用场合的单相PWM整流器,为了实现其网侧电流正弦化、减少网侧电流3次谐波含量和提高输入端功率因数,探讨了一种适用于单相PWM整流器的网侧电流3次谐波抑制方法。首先分析了单相PWM整流器的工作原理和网侧电流的3次谐波产生原因,并将该新型谐波抑制方法与常规控制算法进行了对比。计算和仿真实验表明该新型控制算法能够有效抑制网侧电流的3次谐波,并降低总谐波畸变率。     

基于零序电压分量注入的单相三电平NPC整流器脉宽调制方法

直流侧中点电位电压偏移是多电平中性点钳位型变流器的主要缺点。以单相三电平NPC整流器为研究对象,以实现直流侧中点电位无漂移为控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制方法为基础,首先提出一种基于零序电压分量注入的载波脉宽调制算法;然后在此基础上给出基于零序电压分量极限值注入的载波脉宽调制算法;并给出这2种方法的零序电压分量的设计方案;最后,对这2种方法进行了详细的理论分析、计算机仿真和1kW样机实验对比验证。研究结果表明：所提出的2种算法都能有效实现直流侧中点电位平衡控制,其中基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的中点电位控制具有更快动态响应速度,且其网侧电流的高次谐波主要分布在开关频率附近;而基于零序电压分量注入的载波调制算法的网侧电流高次谐波主要分布在2倍开关频率附近。但是在一个调制信号周期内,基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的开关切换次数比基于零序电压分量注入的载波调制算法低25％左右。     

一种负载不平衡情况下单相三电平脉冲整流器中点电位控制方法

首先分析了负载不平衡情况下单相电压型三电平脉冲整流器的工作原理,引出该电路直流侧中点电位偏移的特点。为了实现在负载不平衡的恶劣情况下直流侧中点电位平衡的控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制（CBPWM）方法为基础,提出了一种在负载不平衡情况下,基于电压补偿分量注入的载波脉宽调制（CBPWM-VOI）算法。理论分析表明：电压补偿分量的取值与负载有着密切关系,在一定的负载不平衡度范围内,该调制算法可以有效地控制直流侧中性点电位无偏移。计算机仿真和小功率样机实验都验证了该算法的有效性及理论计算的正确性。     

一种单相空间矢量脉宽调制优化方法

针对单相电压型三电平二极管钳位整流器的工作特点,探讨将三相系统中SVPWM调制技术应用于单相系统。本文分析了单相SVPWM调制算法的基本原理,并提出了一种单相系统的优化SVPWM算法。理论分析表明:该SVPWM算法与单相SPWM调制算法相比,可以有效地降低开关损耗,且具备直流侧中性点电位控制功能;通过有选择性地插入零矢量,可以有效地减小每相桥臂中间两开关器件的发热量。小功率样机实验验证了该算法的有效性。     

低速区列车牵引系统的电制动力提升控制方法

目前,我国列车牵引传动系统普遍采用电-空联合制动的制动方式,具有低速区电-空制动切换引起乘客舒适性下降、空气制动可控性不强和闸瓦磨损严重等缺点。为解决该问题,研究了一种基于再生制动和反接制动的列车全电制动控制技术,可实现列车在全速度范围内的电气制动。首先,根据矢量控制下电磁转矩和转差频率的关系,分析不同制动方式在低速区的转矩输出能力,确定了再生制动在定子角频率大于零和反接制动在定子角频率小于零时制动转矩的可控性;其次,通过间接矢量控制磁场定向和直接矢量控制磁链观测证明了反接制动的实现原理和可行性,进而提出了低速区由再生制动自然换向至反接制动的全电制动方案;最后,开展了小功率电机对拖试验测试,试验结果验证了所提制动策略可以实现低速区制动转矩的稳定可控输出,且转矩平滑无冲击,提升了低速区列车电气制动能力。     

牵引变流器-电机拍频现象及其抑制方法

交直交传动系统广泛应用于高速铁路牵引领域.由于单相脉冲整流器的工作特性,其输出直流电压含有频率为2倍电网频率的脉动分量.该分量在牵引电机侧会引起拍频现象,尤其当牵引逆变器工作频率接近2倍电网频率时最为严重.首先详细分析了直流电压脉动分量的来源和拍频现象产生的本质.然后,在取消LC谐振电路并考虑直流侧脉动电压幅值和相角变化的情况下,研究了一种基于频率补偿的无拍频控制算法,并应用于间接转子磁场定向矢量控制系统.通过在转速环注入脉动分量,补偿牵引逆变器工作频率,抑制牵引电机拍频电流.最后,仿真结果和硬件在回路实验结果验证了该算法的有效性.     

单相三电平整流器d-q坐标系下的控制与SVPWM方法

为了减弱高速动车组与牵引供电网压之间的相互耦合关系,以电力牵引变流器中的单相三电平中点钳位(NPC)整流器为对象,分析了其工作原理,建立了其在d-q坐标系下基于开关函数的数学模型;然后给出了一种基于d-q变换的有功无功电流控制算法.并在此基础上,提出了一种单相三电平空间矢量调制( SVPWM)方法.与传统的正弦脉宽调制方法相比,该调制方法不但能够有效地降低牵引变压器的绝缘等级和电压突变的耐受能力,并且还具备中点电位控制能力.最后,计算机仿真和小功率样机实验验证了该控制方法和调制方法的有效性和可行性.     

基于dSPACE的高速列车牵引传动系统

针对高速列车二极管中点箝位三电平拓扑牵引逆变器-牵引电机系统运行控制的要求,对牵引电机运行全速度范围中基于转子磁通控制的变频调速控制方式进行了分析,给出了转子磁场定向间接矢量控制功能框图并对实现算法进行了详细阐述。考虑死区效应和PWM采样误差的影响提出了三电平牵引传动主电路精确建模的补偿算法,建立了基于dSPACE半实物仿真平台的牵引传动主电路实时仿真模型,根据上述理论分析编制了基于TMS320F2812型DSP的牵引传动控制实现算法。对该控制算法在不同的主电路模型实现算法和不同计算步长下的实时仿真实验结果进行了对比分析,结果验证了该牵引传动主电路实时仿真建模算法和传动控制算法的有效性。     

高速列车高次谐波负荷建模方法

为研究高速列车高次谐波负荷模拟方法,基于正弦切割数学模型分析了高速列车四象限变流器脉冲波产生的机理,理论推导出对应不同采样技术负荷电流高次谐波频谱计算公式,进而提出了一种新的高速列车高次谐波负荷建模方法。以CRH3为例,将时域仿真与现场试验得到的负荷电流数据进行傅里叶分解,得到的负荷电流谐波频谱分别与模型计算结果进行了对比,结果证明了所提负荷建模方法的正确性与精确性。进一步分析了四象限变流器多重化对负荷电流谐波频谱的影响以及非合理高次谐波产生的原因,以四重化四象限变流器为例,分别对正常工况与故障工况下负荷电流谐波频谱进行了计算与对比。