高頻鏈輔助逆變器拓?fù)渑c調(diào)制方法研究.pdf

1、隨著城軌交通的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，城軌列車的車載供電設(shè)備在安全可靠的基礎(chǔ)上趨于輕量化而用電設(shè)備趨于多樣化和復(fù)雜化，由于輔助逆變系統(tǒng)用于給城軌列車上除牽引電機(jī)以外的其他用電設(shè)備進(jìn)行供電，這就要求其既能滿足負(fù)載多樣性的要求又能在高可靠性的基礎(chǔ)上更輕量化、高密度化，因而探索新穎適用的拓?fù)湫问胶驼{(diào)制方法勢在必行。本文主要圍繞輔助逆變器的拓?fù)湫问胶驼{(diào)制方法進(jìn)行了探索與分析，并取得了一定的研究成果。
　　分析了現(xiàn)有城軌列車輔助逆變器

2、主流拓?fù)涞牟蛔阒幣c發(fā)展趨勢，進(jìn)而對高頻鏈拓?fù)湫问竭M(jìn)行了探索與分析，并結(jié)合城軌列車高壓大功率應(yīng)用場合和單相負(fù)載的需求，提出一種三相四線制全橋型脈沖直流環(huán)節(jié)高頻鏈逆變器。該拓?fù)洳捎弥虚g抽頭式高頻隔離變壓器，既避免了傳統(tǒng)工頻變壓器的固有缺陷，又滿足了單相負(fù)載的需求，且通過取消中間直流環(huán)節(jié)的濾波器以及采用較少的功率開關(guān)器件，延長了變流器的壽命，提高了可靠性和功率密度。在此基礎(chǔ)上本文提出了兩種調(diào)制方法——單參考六脈波脈寬調(diào)制(Single-re

3、ferenceSix-pulseWidthModulation，SRSPWM)方法和補(bǔ)償?shù)恼颐}寬調(diào)制(CompensatedSinusoidalPulseWidthModulation，CSPWM)方法。
　　在分析驗(yàn)證兩種調(diào)制方法性能優(yōu)劣之前，本文首先對調(diào)制策略性能分析方法進(jìn)行了深入探索，提出公平可靠的基于載波頻率小于5kHZ時的時域仿真分析方法，對調(diào)制后的相電壓開關(guān)序列進(jìn)行分析;其次提出了兩種輸出LC低通濾波器的設(shè)計方法——

4、基于紋波電壓電流法和基于特性阻抗法，結(jié)合本文拓?fù)錈o中間直流濾波器的特點(diǎn)，確定選取第二種設(shè)計方法;最后對MATLAB和PSIM仿真工具進(jìn)行對比分析，結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)提出聯(lián)合仿真的方法，并通過雙重傅里葉分析對比兩種調(diào)制方法在數(shù)字系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的采樣方式——對稱規(guī)則采樣和不對稱規(guī)則采樣，最終選用諧波性能優(yōu)越的不對稱規(guī)則采樣方式。
　　針對兩種不同的調(diào)制方法，本文對比分析了不同載波比和調(diào)制比下系統(tǒng)輸出相電壓的性能，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。對比了前后級采用

5、不同載波頻率時采用SRSPWM方法的三相三線制系統(tǒng)和三相四線制系統(tǒng)的輸出相電壓，指出在前后級載波頻率相同時輸出相電壓中會含有較大的低次諧波，并且在三相四線制系統(tǒng)下輸出相電壓并不是正弦波形而是馬鞍狀波形。而對于采用CSPWM方法的系統(tǒng)，前級采用移相PWM控制方式將導(dǎo)致中間直流電壓產(chǎn)生零區(qū)，通過對比有無零區(qū)時一個載波周期內(nèi)相電壓平均值，提出相應(yīng)的補(bǔ)償策略，進(jìn)而對不同載波比和不同調(diào)制比下補(bǔ)償前后的輸出相電壓質(zhì)量進(jìn)行了分析與驗(yàn)證;另一方面，通過