一种SiC牵引逆变器高频-低频混合型多模式PWM调制方法

胡 亮，付翔宇，吕永灿，冯 凌，胡 冬

（中车株洲电力机车研究所有限公司，湖南 株洲 412001）

0 引言

碳化硅（SiC）器件作为新一代功率器件，具有比硅基器件[1-2]更高的开关频率、更低的损耗、更高的工作温度和功率密度，能够有效提高牵引系统效率、减小变流器的体积并减轻重量，符合轨道交通列车的绿色化、轻量化和小型化的发展趋势，有助于推动轨道交通牵引系统向高效、低碳、可靠、智能方向发展。

当前，SiC器件已经逐步开始在轨道交通领域推广应用[3-5]，然而关于SiC牵引逆变器的PWM调制策略的文献很少。文献[3]介绍了SiC牵引逆变器在轻轨车辆中的应用。文献[4]详细介绍了一种用于新干线高速列车的新型SiC牵引系统。文献[5]简要描述了一种适用于SiC牵引系统的PWM调制方法，并且分析了所提方法与低频IGBT型牵引逆变器的PWM调制方法在电机损耗指标方面的实验数据，但缺乏针对牵引传动系统多工况全速域运行的研究。

本文在文献[5]的研究基础上，从PWM调制模式优化设计、电机控制算法适配等多个维度进行高频牵引系统PWM调制方法的研究，提出了一种适用于SiC牵引逆变器的高频-低频混合型多模式PWM调制方法。通过进行电机电流谐波、电机损耗及电机运行温升和噪声等方面实验，对所提出的PWM调制方法与传统低频PWM调制方法进行比较研究。最后通过实验证明，本文所提PWM控制方法可显著改善电机全速域牵引运行性能。

1 SiC逆变器PWM调制方法

SiC牵引逆变器-电机系统主要由中间支撑回路、三相逆变器模块及牵引电机3部分构成（图1）。……