不同调制方式下异步牵引电动机谐波损耗的分析与比较

在轨道交通牵引传动系统中,逆变器输出电压中含有较多的低次谐波分量,低次谐波对牵引电机的温升、损耗等产生不利影响,为此对低开关频率下不同调制方式对电机谐波损耗的影响进行理论分析和对比研究。针对谐波铁耗与谐波铜耗分析其影响因素,分别建立两者基于谐波电压幅值的谐波损耗模型。通过理论计算目前广泛使用的3种不同调制方式下的谐波电压幅值随调制比的变化曲线,以某实际动车组牵引电机参数为例分析对比了不同调制方式下电机谐波损耗的变化规律。研究结果对于选择大功率牵引逆变器的调制策略,以提高电机运行效率具有借鉴意义。     

基于电压移位调制的三点式四象限变流器

介绍了三点式变流器的拓扑结构、特点以及工作原理,对电压移位调制的几种排列方式及原理进行了说明,着重对电压移位调制的谐波特性进行了数学分析,利用双重傅立叶级数的方法推导了三点式变流器的谐波含量及分布,最后给出了仿真波形。其结果验证了理论分析的正确性。     

应用频率调制技术减小开关电力变换器的电磁干扰

频率调制技术已应用于减小数百兆赫兹工作频率的数字系统时钟所产生的电磁干扰(EMI).它的工作原理是:通过对初始固定时钟频率进行调制,将单次谐波的能量驱散至某个频带,从而降低处于谐波频率的EMI幅值.当今,随着电力变换器开关频率的提高,应用相关技术来减少开关电源电路的EMI是值得研究的课题.文章提出了利用相应的调制函数进行频率调制的理论基础,分析了不同调制方案及参数情况下减少EMI发射的效果,并且和其他随机调制法进行了比较.用降压变换器对该方法进行了验证试验.此外还对最佳调制函数和参数进行了简要的讨论.     

牵引逆变器SPWM调制时直流侧谐波分析

应用能量守恒原理,通过对牵引逆变器交流侧瞬时功率计算,推导出牵引逆变器正弦波调制(SPWM)时直流输入电流谐波,揭示了直流侧电流谐波的频谱分布。以此为基础,进行直流侧铁路供电网和支撑电容的电流谐波计算。最后用Matlab/Simulink对直流电网供电的牵引逆变器进行了仿真,验证了理论分析的正确性。     

电流源变频调速系统的间谐波分析

变频器的间谐波问题日益受到重视.以常见的电流源变频器为例,运用谐波调制理论,并结合开关函数的傅立叶分析,分析了电流源变频器在电源侧产生间谐波的机理,建立其简化模型.利用电流源变频调速系统以及电磁仿真软件对模型进行验证,结果证实了该模型的可靠性.     

高压链式逆变器输出滤波器优化设计

铁路配电所电能质量治理装置采用高压链式逆变器完成DC/AC变换,通过功率单元级联实现交流高压输出,但输出电压中含有大量高次谐波。为了降低输出的高次谐波含量,提高电能质量治理效果,文章对载波移相调制(CPS-PWM)下高压链式逆变器输出电压中的基波以及各次谐波进行分析。根据理论分析确定LC低通滤波的截止频率,同时考虑输出阻抗、空载损耗以及不同负荷下系统稳定性,提出滤波器优化设计方法。并通过研制的拟用于电气化铁路配电所的10k V 2MVA高压逆变器进行实验,对理论分析进行验证,试验结果证明优化设计方案是可行的,达到了提高输出电能质量的效果。     

十八边形磁链直接转矩控制算法设计及实现

详细分析了现有感应电机六脉冲开关模式直接转矩控制方法的优缺点,在此基础上,提出一种十八脉冲开关模式控制方法,给出基于这种十八边形磁链电压调制直接转矩控制方法的理论分析、谐波处理机理及算法实现方式,并通过半实物仿真实验和样机运行考核,验证了本文方法的有效性.试验结果表明:十八脉冲开关模式直接转矩控制方法能够有效地解决六脉冲开关模式控制方法谐波含量高的问题,因逆变器反射到中间直流回路的谐波明显减弱,使得异步电动机在高速域内的低频转矩脉动减小,控制性能得到较大提高.     

机车车载谐波治理装置的研制

对比有源滤波器和无源滤波器的优缺点后,确定了车载谐波治理装置的设计方案。分析车载谐波治理装置的工作原理,从理论上推导电流无功分量和谐波分量的检测方法,并介绍了三态滞环调制策略的基本原理和实现方法。MATLAB仿真和地面试验结果表明,共一个牵引绕组的有源+无源车载谐波治理装置,可以有效降低机车输入电流的谐波含量,提升电流品质。     

电气化铁道牵引供电系统加窗插值法的谐波分析

传统电气化铁道牵引供电系统的谐波分析方法受频谱泄漏和栅栏效应的影响,不能准确地得到谐波相关参数。为此,提出一种采用加六项优化余弦组合自卷积窗和四谱线插值结合的新算法对谐波进行分析。首先采用复调制细化法分析信号中基波频率附近的谐波成份,剩余信号加窗处理,利用离散傅里叶变换找出谐波频点附近相应离散频谱的4根峰值谱线,利用插值算法对电气化铁道牵引供电系统中谐波相关参数频率、幅值及相位进行加权修正并推导出计算公式,从而进一步提高分析结果的准确性。     

电气化铁道牵引网谐波电流放大仿真分析

在电力传输线等效理论基础上,根据牵引供电系统等值电路,对牵引供电系统中的谐波电流放大以及系统的谐波谐振进行了理论推导。采用某电气化铁道典型数据对牵引网中的谐波电流放大现象进行了仿真分析,并利用电磁暂态仿真软件,对上述仿真分析进行了实验验证,结果基本吻合。通过理论推导以及仿真分析得出了牵引网长度、机车位置以及牵引网的不同位置处等因素与牵引网发生谐波电流放大的关系,可以对牵引供电系统的谐波电流放大以及谐波谐振现象研究提供理论依据和参考。     

单相电路谐波及无功电流实时检测方法研究

针对单相电路无功和谐波补偿的要求,提出一种基于瞬时无功功率理论的谐波和无功的直接检测法.该方法较好地解决了单相电路的谐波和无功电流的检测,算法简单且易于实现.并对锁相环引起的误差进行了理论分析,同时加入了谐波反馈信号,补偿低通滤波器的延时,加快动态响应速度.仿真结果证明该方法的有效性.     

电力电子系统的无功功率补偿与谐波抑制研究

对电力电子系统的无功功率与谐波抑制方法进行分析。包括谐波的产生、谐波和无功功率的危害、谐波分析的理论基础、非正弦电路的功率，并对并联有源电力滤波器进行了理论分析，对系统加入有源电力滤波器前后利用Matlab／Simulink分别进行仿真研究，比较功率因数和总谐波畸变率，最终满足加入有源电力滤波器后的功率因数接近1，交流侧电流总谐波畸变率小于5％。负载不对称时，加入有源电力滤波器后三相电流完全平衡。仿真结果表明，并联型有源电力滤波器在抑制谐波、补偿无功功率方面具有良好的效果。     

基于基本矢量钳位策略的过调制算法研究

低开关频率大功率牵引变流器为了充分利用直流电压,往往要过渡到方波工作模式,传统双模式过调制算法采用异步方式实现过渡,很难保证输出电流的对称性,且存在较多的寄生谐波和转矩脉动。本文基于基本矢量钳位策略BBCS(Basic Bus Clamping Strategy)对传统过调制算法进行了改进,在每个扇区固定位置通过特定矢量作用顺序进行调制,保证了低开关频率下较好的谐波特性,有效抑制了转矩脉动,且能平滑过渡到方波。仿真和实验验证了所提方案的可行性和有效性。     

城市轨道交通电力系统谐波抑制技术研究

对整流机组作为谐波源引入城市轨道交通供电系统进行了分析。从理论上分析了其产生的主要次谐波,并进行了仿真验证。针对基于ip—iq算法实时检测性,讨论了谐波检测的动态性。最后基于前面的检波方法和控制理论而搭建成的有源电力滤波器,对以城市轨道交通12脉冲整流机组为谐波源的系统进行了matlab仿真实验,通过比较,说明了其滤波效果。     

一种低开关频率下PWM调制算法

大功率逆变器开关器件容许开关频率极低,导致PWM波形谐波较大。为解决此问题,对低开关频率下PWM调制算法进行了分析和研究,并对研究得出的优化脉冲模式进行了Matlab仿真和试验验证。结果表明:相应优化脉冲模式具备优良的输出效果;该脉冲模式可用于与具体控制算法相结合,以降低逆变器的输入、输出谐波。     

选择性谐波控制的通用优化多电平PWM方法

针对高电压和大功率电力电子应用系统,提出了一种涵盖双极性二阶、三阶和四阶拓扑结构的通用优化PWM方法,阐述了一种不对称多电平拓扑结构电路的工作原理。建立了以选择性谐波控制为约束条件和剩余电压谐波含量为优化目标函数的PWM数学模型,并对该优化PWM数学模型进行优化求解,获得不对称逆变器电路输出的优化电平幅度比和优化PWM调制的开关角;根据电平幅度比变量k设置多电平电路以及开关角来控制多电平电路输出,对其PWM的调制效果进行了分析。仿真试验表明,该通用多电平优化PWM方法能大幅度降低高电压和大功率电力电子应用系统的开关频率及与之相关的电磁干扰。     

现代多电平逆变器的控制策略

今天多电平逆变器已引起人们极大的兴趣,但是随着电平数的增加,控制的复杂性也随之增加,并且带来了电压不平衡等问题.文章对当今水平的多电平逆变器的调制技术和控制策略,如:多电平正弦脉冲宽度调制、空间矢量调制、多电平选择性谐波消除、空间矢量控制以及电容器平衡技术等,进行了系统的分析.     

基于SHEPWM的多模式调制切换策略研究

以大功率电力机车牵引传动系统为背景,针对其逆变器开关频率最大值较低的特点,采用一种基于SHEPWM的多模式调制策略以实现牵引电机在速度全程范围的平滑运行。在综合考虑SHEPWM的实现方法、分析输出电压的谐波成分及电流特性的基础上,对不同调制方式间或相同调制方式的不同载波比之间的切换策略进行深入研究,提出一种基于SHEPWM的三相电压同时切换策略,使控制牵引电机切换的算法显著简化。最后,通过仿真和实验验证切换策略。     

基于组合型随机零矢量PWM控制器研究

根据空间矢量脉宽调制技术与正弦脉宽调制(SPWM)注入零序分量等效原理,设定在SPWM中引入零矢量分配因子K_0。通过K_0对零矢量U_0和U_7作用时间的不同分配得到特定零矢量PWM调制方式。针对这些调制方式各自在控制上的优劣,提出一种组合型随机零矢量分配的PWM(RZDPWM)调制方法。该方法将零矢量由特定模式转换为随K_0实时变化随机模式,通过调制比m对调制波进行分段处理,能够有效降低功率器件的开关损耗,减小总谐波畸变率和系统的电磁干扰。最后通过MATLAB仿真验证了所提出方法的优越性。     

电流源逆变器的微机控制

本文尝试用微处理机对电流源逆变器的输出波形进行分谐波调制,并提出了产生1、3、5、7、9、11次分谐波电流触发脉冲的微机程序,给出了微机PIO输出的各种分谐波触发脉冲的试验彼形,这些波形完全符合要求。