內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及交流器中功率器件的控制方法，具體為內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法，包括異步SPWM調(diào)制方法、同步SPWM調(diào)制方法、特定消諧SHEPWM調(diào)制方法和單脈沖調(diào)制方法；在電機(jī)低頻段采用異步SPWM調(diào)制方法；隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升載波比逐漸減小時(shí)開始啟用同步SPWM調(diào)制方法；當(dāng)載波比低于10時(shí)啟用特定消諧SHEPWM調(diào)制方法，當(dāng)電機(jī)輸入電壓達(dá)到額定值時(shí)，最后由特定消諧SHEPWM調(diào)制方法過渡到單脈沖調(diào)制方法。本發(fā)明通過合理的調(diào)制方法有效解決了內(nèi)燃機(jī)車變流器IGBT在較低的開關(guān)頻率下諧波大、損耗大的問題，并已在內(nèi)燃機(jī)車變流器上成功應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】?jī)?nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交流器中功率器件的控制方法，具體為內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃機(jī)車交流傳動(dòng)控制中，交流器的輸出端和電機(jī)的輸入端連接，交流器輸出的三相電作為電機(jī)的輸入三相電，電機(jī)做功，交流傳動(dòng)控制中所用的變流器普遍采用大功率半導(dǎo)體器件，如IGBT、IGCT, GTO等，受到散熱等條件的限制，大功率半導(dǎo)體器件的最大開關(guān)頻率常常只有幾百赫茲，但是輸出調(diào)制波頻率最高可達(dá)到100?200Hz，因此載波比會(huì)在很大的范圍內(nèi)變化，因此須合理使用PWM調(diào)制策略以滿足大功率半導(dǎo)體器件在不同頻率區(qū)段的控制要求。當(dāng)載波比很低時(shí)，如果采用同步SPWM調(diào)制方法，將會(huì)產(chǎn)生較大的低次諧波和電壓誤差，并且很難過渡到方波工況，此時(shí)一般需要轉(zhuǎn)入優(yōu)化PWM調(diào)制，對(duì)輸出電壓波形進(jìn)行一定的優(yōu)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決交流器中大功率半導(dǎo)體器件的控制方法不合理的問題，提供了內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法。
[0004]本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法，包括異步SPWM調(diào)制方法、同步SPWM調(diào)制方法、特定消諧SHEPWM調(diào)制方法和單脈沖調(diào)制方法；
[0005]在電機(jī)低頻段采用異步SPWM調(diào)制方法；隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升載波比逐漸減小時(shí)開始啟用同步SPWM調(diào)制方法；當(dāng)載波比低于10時(shí)啟用特定消諧SHEPWM調(diào)制方法，當(dāng)電機(jī)輸入電壓達(dá)到額定值時(shí)，最后由特定消諧SHEPWM調(diào)制方法過渡到單脈沖調(diào)制方法。
[0006]工作時(shí)，在電機(jī)的低頻段采用異步SPWM調(diào)制方法，可充分利用交流器中半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升、載波比逐漸減小則開始啟用同步SPWM調(diào)制方法，確保交流器三相輸出的對(duì)稱性，消除寄生諧波；當(dāng)載波比低于10時(shí)，啟用特定消諧SHEPWM調(diào)制方法，從而減小電流低次諧波對(duì)系統(tǒng)性能的不利影響，最后為了充分利用交流器中直流母線電壓，電機(jī)工作于基頻以上時(shí)由特定消諧SHEPWM調(diào)制方法過渡到單脈沖調(diào)制方法。
[0007]上述的內(nèi)燃機(jī)車變流器IGBT的調(diào)制方法，異步SPWM調(diào)制方法和同步SPWM調(diào)制方法采用不對(duì)稱規(guī)則采樣法，不對(duì)稱規(guī)則采樣法是既在載波三角波的頂點(diǎn)對(duì)稱軸位置采樣，又在三角波的底點(diǎn)對(duì)稱軸位置采樣，也就是每個(gè)載波周期采樣兩次，這樣所形成的階梯波與正弦波的逼近程度會(huì)比對(duì)稱規(guī)則采樣法大大提高。
[0008]本發(fā)明了提供了內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法，在非方波模式下，采用雙PI電流環(huán)分別控制交直軸的電流，同時(shí)控制電壓矢量的幅值和角度，從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。但當(dāng)進(jìn)入方波模式以后，電壓矢量的幅值是固定的，直流電壓的利用率達(dá)到最大，此時(shí)由于電壓幅值不可控，而電壓相位可以改變。在此情況下，僅僅通過控制電壓相位無法兼顧對(duì)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)和勵(lì)磁閉環(huán)的控制。為此，在方波模式下，將PI控制器切除，此時(shí)只通過給定值來計(jì)算電壓矢量，系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，這樣系統(tǒng)即可在SHEPWM模式和方波模式間平滑切換。本發(fā)明通過合理的調(diào)制策略有效解決了內(nèi)燃機(jī)車變流器IGBT在較低的開關(guān)頻率下諧波大、損耗大的問題，并已在內(nèi)燃機(jī)車變流器上成功應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是不對(duì)稱規(guī)則采樣SPWM原理圖。
[0010]圖2是奇數(shù)個(gè)開關(guān)角SHEPWM波形圖。
[0011]圖3是偶數(shù)個(gè)開關(guān)角SHEPWM波形圖。
[0012]圖4是內(nèi)燃機(jī)車變流器調(diào)制方法圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法，包括異步SPWM調(diào)制方法、同步SPWM調(diào)制方法、特定消諧SHEPWM調(diào)制方法和單脈沖調(diào)制方法；
[0014]在電機(jī)低頻段采用異步SPWM調(diào)制方法；隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升載波比逐漸減小時(shí)開始啟用同步SPWM調(diào)制方法；當(dāng)載波比低于10時(shí)啟用特定消諧SHEPWM調(diào)制方法，當(dāng)電機(jī)輸入電壓達(dá)到額定值時(shí)，最后由特定消諧SHEPWM調(diào)制方法過渡到單脈沖調(diào)制方法。
[0015]上述的內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法，異步SPWM調(diào)制方法和同步SPWM調(diào)制方法都采用不對(duì)稱規(guī)則采樣法。
[0016]由圖1可得，當(dāng)在三角載波的頂點(diǎn)對(duì)稱軸位置tl時(shí)刻采樣時(shí)，則有

【權(quán)利要求】
1.內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法，其特征在于包括異步SPWM調(diào)制方法、同步SPWM調(diào)制方法、特定消諧SHEPWM調(diào)制方法和單脈沖調(diào)制方法； 在電機(jī)低頻段采用異步SPWM調(diào)制方法；隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的上升載波比逐漸減小時(shí)開始啟用同步SPWM調(diào)制方法；當(dāng)載波比低于10時(shí)啟用特定消諧SHEPWM調(diào)制方法，當(dāng)電機(jī)輸入電壓達(dá)到額定值時(shí)，最后由特定消諧SHEPWM調(diào)制方法過渡到單脈沖調(diào)制方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車變流器中半導(dǎo)體器件的調(diào)制方法，其特征在于異步SPWM調(diào)制方法和同步SPWM調(diào)制方法都采用不對(duì)稱規(guī)則采樣法。
【文檔編號(hào)】H02P27/04GK104201969SQ201410512829
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】李巖, 李國(guó)鋒, 詹哲軍, 余華, 李勇斌, 陳建峰 申請(qǐng)人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司