pwm逆变器驱动异步电机系统的共模电压研究

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1、国内图书分类号：TM464国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级三雯二三级姓名韭：睑渔申请学位级别王程亟±专业电氢工猩指导老师苤返塞副塾援二零一四年五月ClassifiedIndex：M64U．D．C：621．3fIIIIIlrlIIIIIIIIIIIIlY2577224SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisTHERESEARCHONCOⅣMON．MODEVOLTAGEABOUTTHESYSTEMOFDRIVINGASYNCHRONOUSMOTORBYPWM．Dn呢RTERGrade：2

2、012Candidate：YihaiZhangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSupervisor：Vice-Prof．ZhenhongGuanMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学

3、位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密影使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)⋯一躲陋氰／日期：乱口t吨、6。(7指导老师签名：荔杉旁日期：．z／DL毕．6．6西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．本文主要针对PWM逆变器驱动异步电机系统的共模电压形成机理、PWM逆变器输出共模电压分析、异步电机共模模型分析以及相关控制技术进行研究；2．针对采用SPWM控制的PWM逆变器驱动异步电机系统的共模电压所导致的负面效应，研究了传统二阶低通滤波器、三相四桥臂逆变器、SVPWM控制和DTC对系统

4、共模电压及其负面效应的影响；3．为了实现对共模电压有更好的抑制效果，对SVPWM控制和DTC进行了优化改进，形成了NZPWM控制和直接转矩控制(DTC)共模型两种控制方法；最后通过对上述所有抑制策略的理论和仿真分析，比较不同抑制策略的效果及可行性，为铁路机车交流传动系统中处理共模电压的负面效应提供理论指导。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将

5、由本人承担。学位论文作者签名：／孙秒}日期：弘I叩、‘、己西南交通大学硕士研究生学位论文第1页曼量鲁曼置置——

6、皇皇鲁鼍量量吕—量——罾皇鼍舅量量量■■■曼曼鼍IIIII鲁量置曼量■■邑喜罾鼍曼量蔓■■■舅喜皇暑量—E曼量皇量量量量—量曩量曼曼舅喜鲁曼量喜曼量鼍摘要随着高频电力电子开关广泛应用于铁路机车牵引系统，在提升电机控制性能的同时也给牵引系统带来了负面效应。由于铁路机车牵引系统中的PWM逆变器的瞬时输出三相电压是不对称的，就会在牵引系统中产生共模电压，并且在异步电机系统中产生轴电压、轴电流等负面效应，严重影响了牵引系统的安全性和可靠性。因此，研究共模电压的形成

7、机理、影响过程和抑制策略，对提升铁路机车牵引系统的安全性和可靠性有重要意义。本文首先会对PV泖VI逆变器的工作原理和输出共模电压进行分析研究，了解共模电压的相关特性。之后对异步电机的基本工作原理、结构进行研究，在此基础上分析异步电机共模模型和共模电压对异步电机的影响，特别对轴电压的产生原理和轴电流的流通路径进行详细分析研究。然后在PV～qVl逆变器和异步电机分析研究的基础上，提出共模电压的抑制策略，主要包括硬件策略和软件策略两方面，并就抑制原理进行分析。最后结合PV门VI逆变器驱动异步电机系统的理论分析，利用Matlab／Simulink仿真软件，建立驱动系统仿真模

8、型，首先研究SPWM调制参数对共模电压、轴电压、dv／dt电流和EDM电流的影响；然后研究直流侧供电模式和滤波器对共模电压、轴电压和轴电流的影响；最后研究SVPWM控制、NZPWM控制和直接转矩控制(DTC)对共模电压、轴电压和轴电流的影响。通过理论研究和仿真分析可以得出，共模电压硬件抑制策略有一定的优势，但是并没有从根本上消除共模电压，不仅增加了系统的复杂程度，而且相关硬件成本较高，通用性差，因此其性价比较低；而根据基于控制策略来抑制共模电压的分析研究可知，软件抑制策略不需格外增加硬件结构，而且投入低，通用性较好，基本上能满足机车牵引系统中共模电压抑制的要求。