内燃机车变流器中半导体器件的调制方法
【专利摘要】本发明涉及交流器中功率器件的控制方法，具体为内燃机车变流器中半导体器件的调制方法，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10时启用特定消谐SHEPWM调制方法，当电机输入电压达到额定值时，最后由特定消谐SHEPWM调制方法过渡到单脉冲调制方法。本发明通过合理的调制方法有效解决了内燃机车变流器IGBT在较低的开关频率下谐波大、损耗大的问题，并已在内燃机车变流器上成功应用，取得了良好的社会效益和经济效益。
【专利说明】内燃机车变流器中半导体器件的调制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交流器中功率器件的控制方法，具体为内燃机车变流器中半导体器件的调制方法。
【背景技术】
[0002]在内燃机车交流传动控制中，交流器的输出端和电机的输入端连接，交流器输出的三相电作为电机的输入三相电，电机做功，交流传动控制中所用的变流器普遍采用大功率半导体器件，如IGBT、IGCT, GTO等，受到散热等条件的限制，大功率半导体器件的最大开关频率常常只有几百赫兹，但是输出调制波频率最高可达到100?200Hz，因此载波比会在很大的范围内变化，因此须合理使用PWM调制策略以满足大功率半导体器件在不同频率区段的控制要求。当载波比很低时，如果采用同步SPWM调制方法，将会产生较大的低次谐波和电压误差，并且很难过渡到方波工况，此时一般需要转入优化PWM调制，对输出电压波形进行一定的优化。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决交流器中大功率半导体器件的控制方法不合理的问题，提供了内燃机车变流器中半导体器件的调制方法。
[0004]本发明是采用如下的技术方案实现的:内燃机车变流器中半导体器件的调制方法，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；
[0005]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10时启用特定消谐SHEPWM调制方法，当电机输入电压达到额定值时，最后由特定消谐SHEPWM调制方法过渡到单脉冲调制方法。
[0006]工作时，在电机的低频段采用异步SPWM调制方法，可充分利用交流器中半导体器件的开关频率，随着电机转速的上升、载波比逐渐减小则开始启用同步SPWM调制方法，确保交流器三相输出的对称性，消除寄生谐波；当载波比低于10时，启用特定消谐SHEPWM调制方法，从而减小电流低次谐波对系统性能的不利影响，最后为了充分利用交流器中直流母线电压，电机工作于基频以上时由特定消谐SHEPWM调制方法过渡到单脉冲调制方法。
[0007]上述的内燃机车变流器IGBT的调制方法，异步SPWM调制方法和同步SPWM调制方法采用不对称规则采样法，不对称规则采样法是既在载波三角波的顶点对称轴位置采样，又在三角波的底点对称轴位置采样，也就是每个载波周期采样两次，这样所形成的阶梯波与正弦波的逼近程度会比对称规则采样法大大提高。
[0008]本发明了提供了内燃机车变流器中半导体器件的调制方法，在非方波模式下，采用双PI电流环分别控制交直轴的电流，同时控制电压矢量的幅值和角度，从而达到控制电机转矩的目的。但当进入方波模式以后，电压矢量的幅值是固定的，直流电压的利用率达到最大，此时由于电压幅值不可控，而电压相位可以改变。在此情况下，仅仅通过控制电压相位无法兼顾对转矩闭环和励磁闭环的控制。为此，在方波模式下，将PI控制器切除，此时只通过给定值来计算电压矢量，系统处于开环状态，这样系统即可在SHEPWM模式和方波模式间平滑切换。本发明通过合理的调制策略有效解决了内燃机车变流器IGBT在较低的开关频率下谐波大、损耗大的问题，并已在内燃机车变流器上成功应用，取得了良好的社会效益和经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是不对称规则采样SPWM原理图。
[0010]图2是奇数个开关角SHEPWM波形图。
[0011]图3是偶数个开关角SHEPWM波形图。
[0012]图4是内燃机车变流器调制方法图。
【具体实施方式】
[0013]内燃机车变流器中半导体器件的调制方法，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；
[0014]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10时启用特定消谐SHEPWM调制方法，当电机输入电压达到额定值时，最后由特定消谐SHEPWM调制方法过渡到单脉冲调制方法。
[0015]上述的内燃机车变流器中半导体器件的调制方法，异步SPWM调制方法和同步SPWM调制方法都采用不对称规则采样法。
[0016]由图1可得，当在三角载波的顶点对称轴位置tl时刻采样时，则有
【权利要求】
1.内燃机车变流器中半导体器件的调制方法，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10时启用特定消谐SHEPWM调制方法，当电机输入电压达到额定值时，最后由特定消谐SHEPWM调制方法过渡到单脉冲调制方法。
2.根据权利要求1所述的内燃机车变流器中半导体器件的调制方法，其特征在于异步SPWM调制方法和同步SPWM调制方法都采用不对称规则采样法。
【文档编号】H02P27/04GK104201969SQ201410512829
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】李岩, 李国锋, 詹哲军, 余华, 李勇斌, 陈建峰 申请人:永济新时速电机电器有限责任公司