基于SHEPWM的牵引逆变器多模式分段同步调制算法的FPGA程序设计研究

李杨

中车大连电力牵引研发中心有限公司 辽宁 大连 116052

本研究基于SHEPWM的多模式调试算法、FPGA的设计方案，分析SHEPWM的多模式调试原理，提出了多模式调制算法，并对该算法进行仿真研究。

1 同步调制算法

SHEPWM基于已知开关角个数，针对逆变器输出电压的波形开展傅里叶分析，并在满足基波复制的基础上将某特定次数选择性的消除，同时对于开关角度进行求解[1]。

2 分段同步调制算法

由于列车组牵引变流器所具有的调速范围宽、开关频率低的特点，所以本研究采用多模式优化SHEPWM调制。其中，在异步调制算法实施在低速段、基于SHEPWM的分段同步调制算法则应用在中速段、高速段则采用防波控制。

2.1 划分调制模式

开关功率器件在散热性能、功率要求、体积以及开关频率等方面的局限性。在本研究中，设置异步调制的开关频率为450赫兹，而最大开关频率不能超出450赫兹。

2.2 切换算法设计

列车在全速域多模式SHEPWM下，需要来回切换不同调制模式。而工作频率以及开关作用顺序之间并不相同，所以在对于不同调整模式进行反复的切换过程中，随着调制模式的不同，定子电压电流谐波分量将会逐渐改变，但是这将会导致电机转矩突变，对于电机的运行稳定性造成影响。因此，得到更为适合的切换方案成为平稳切换个模式的关键所在。

要想避免切换时，电机谐波电流发生突变、转矩冲击等问题，那么在对于模式调制过程中，需要基于理论分析来修正调制模式切换点。……