一种永磁直驱电力机车变流器中高压模块器件多模式调制方法技术

本发明专利技术涉及一种永磁直驱电力机车调制方法，具体为一种永磁直驱电力机车变流器中高压模块器件多模式调制方法，在电机低频段采用异步SPWM调制方法；随着电机转速的上升载波比逐渐减小时开始启用同步SPWM调制方法；当载波比低于11时启用特定消谐SHEPWM调制方法，从11分频过渡到7分频，7分频过渡到5分频，5分频过渡到3分频；当电机输入电压达到电机最大端电压时，最后由特定消谐SHEPWM调制方法过渡到单脉冲方波调制方法。本发明专利技术通过合理的调制策略有效解决了电力机车大功率器件在较低开关频率下谐波大、损耗大的问题，提高直流侧电压利用率可以达到1.15倍。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁直驱电力机车变流器中高压模块器件多模式调制方法
本专利技术涉及一种永磁直驱电力机车调制方法，具体为一种永磁直驱电力机车变流器中高压模块器件多模式调制方法。
技术介绍
永磁直驱同步电机以其低速大扭矩、高功率密度、高功率因数、无齿轮箱维修成本低等优点，越来越受到轨道交通领域的青睐。通常，永磁同步电机广泛采用SPWM(SinusoidalPulseWidthModulation，正弦脉宽调制)和SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation，空间矢量脉宽调制)调制技术，但在轨道交通牵引系统中供电电压一般较高，牵引系统变流器受散热影响，普遍采用高压大功率模块，开关频率一般只有几百赫兹，但电机输出调制波频率一般100Hz—300Hz，受限于开关频率限制，SPWM和SVPWM同步调制技术在低载波比时，会产生较大的低次谐波和电压误差，并且很难充分利用供电母线电压过渡到方波，此低载波比调制技术很难应用到轨道交通。因此需要对永磁同步电机调制策略进行优化。针对直驱永磁电力机车变流器电压等级高，功率大，功率模块散热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁直驱电力机车变流器中高压模块器件多模式调制方法，其特征在于包括异步SPWM调制方法、同步SPWM调制方法、特定消谐SHEPWM调制方法和单脉冲调制方法；在电机低频段采用异步SPWM调制方法；随着电机转速的上升载波比逐渐减小时开始启用同步SPWM调制方法；当载波比低于11时启用特定消谐SHEPWM调制方法，从11分频过渡到7分频，7分频过渡到5分频，5分频过渡到3分频；当电机输入电压达到电机最大端电压时，最后由特定消谐SHEPWM调制方法过渡到单脉冲方波调制方法。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁直驱电力机车变流器中高压模块器件多模式调制方法，其特征在于包括异步SPWM调制方法、同步SPWM调制方法、特定消谐SHEPWM调制方法和单脉冲调制方法；在电机低频段采用异步SPWM调制方法；随着电机转速的上升载波比逐渐减小时开始启用同步SPWM调制方法；当载波比低于11时启用特定消谐SHEPWM调制方法，从11分频过渡到7分频，7分频过渡到5分频，5分频过渡到3分频；当电机输入电压达到电机最大端电压时，最后由特定消谐SHEPWM调制方法过渡到单脉冲方波调制方法。


2.根据权利要求1所述的一种永磁直驱电力机车变流器中高压模块器件多模式调制方法，其特征在于11分频有5个开关角，其开关角计算过程如下：
若开关角在0-60°范围分布，调制比m≤0.5时5个开关角采用一次多项式拟合，αi＝Pi[1]*m+Pi[2]，i＝1-5，各个角度拟合系数如下：
P1＝[-0.203223967047972，0.349896172817575]；
P2＝[0.0957915964247976，0.349685184785687]；
P3＝[-0.215246399809889，0.699481760220160]；
P4＝[0.159096649917199，0.698336702843463]；
P5＝[-0.201121791540761，1.04803768386291]；
0.5<m≤0.85时，5个开关角采用三次多项式拟合，αi＝Pi[1]*m3+Pi[2]*m2+Pi[3]*m+Pi[4]；i＝1-5，各个角度拟合系数如下：
P1＝[-0.1971444900186，0.3113960503647，-0.38505160023927，0.38671951463175]
P2＝[-0.91744238788，1.54417338593292，-0.802601370024385，0.526811443249929]
P3＝[-0.8382928418313，1.39556622401308，-1.02965633953902，0.861195967497204]
P4＝[-1.5292605411912，2.76142687453581，-1.51393397915643，1.03624044238536]
P5＝[-1.5298933051378，2.73524098252053，-1.85602361751888，1.38278034197587]
0.85<m≤mmax时，5个开关角采用三次多项式拟合，αi＝Pi[1]*m3+Pi[2]*m2+Pi[3]*m+Pi[4]；i＝1-5，mmax为最大调制比，各个角度拟合系数如下：
P1＝[-56.6406599375，146.729531112452，-127.016289842108，36.8994953945886]
P2＝[-195.0319864782，504.900406011991，-435.986980951578，125.968921172967]
P3＝[-194.1289755952，502.741457727001，-434.578079141195，125.859323308160]
P4＝[-659.3474022195，1705.88839156415，-1471.69557032539，424.163096834833]
P5＝[-625.73871046576，1618.50917893349，-1396.35308527354，402.649929887481]；
若开关角在0-90°范围分布，m≤0.5时5个开关角采用一次多项式拟合，αi＝Pi[1]*m+Pi[2]，i＝1-5，各个角度拟合系数如下：
P1＝[0.160986350699364，0.000477911231267912]
P2＝[0.122314438820365，0.349441088608085]
P3＝[-0.200963893290508，0.699115437444450]
P4＝[0.198207822186706，1.04660863621216]
P5＝[-0.167527096431119，1.39591178590610]
0.5<m≤0.85时，α1采用一次多项式拟合，α1＝P1[1]*m+P1[2]，其余角度采用三次多项式拟合，αi＝Pi[1]*m3+Pi[2]*m2+Pi[3]*m+Pi[4]；i＝2-5，各个角度拟合系数如下：
P1＝[0.147521150361121，0.00719638462876530]
P2＝[-0.9359431176983，1.57291490672111，-0.78864933198884，0.5281650208706]
P3＝[-0.88822793998789，1.49460507142650，-1.07332205491786，0.871703089736465]
P4＝[1.5190408793413，-2.7225383200212，1.8448650608522，0.713912257039747]
P5＝[1.516235180346，-2.73152624793829，1.48681669491476，1.06167509593307]
0.85<m≤mmax时，α1采用一次多项式拟合，α1＝P1[1]*m+P1[2]，其余角度采用三次多项式拟合，αi＝Pi[1]*m3+Pi[2]*m2+Pi[3]*m+Pi[4]；i＝2-5，mmax为最大调制比，各个角度拟合系数如下：
P1＝[0.112150888362375，0.0367943798086065]
P2＝[-214.9625407368，557.916383097648，-482.921621117586，139.822006953286]
P3＝[-279.49530143944，725.820040502992，-628.857286231748，182.262562965442]
P4＝[683.138978131654，-1768.23546331184，1526.51344279273，-438.270420431615]
P5＝[723.116829954948，-1872.24444503722，1616.33608143857，-463.989451536675]。


3.根据权利要求2所述的一种永磁直驱电力机车变流器中高压模块器件多模式调制方法，其特征在于7分频有3个开关角，其开关角计算过程如下：若开关角在0-60°范围内，当调制比m≤0.73时开关角α1采用2次多项式拟合，α1＝P1[1]*m2+P1[2]*m+P1[3]；其他两个角度采用3次多项式拟合，αi＝Pi[1]*m3+Pi[2]*m2+Pi[3]*m+Pi[4]；i＝2-3，各个角度拟合系数如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉斌，路瑶，丁志勇，张瑞峰，张巧娟，詹哲军，梁海刚，司军民，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14