郭新华 王永兴 赵 峰 温旭辉

（1.华侨大学信息科学与工程学院 厦门 361021 2.中国科学院电工研究所 北京 100080）

1 引言

基于高压大功率器件（3.3kV、4.5kV及6.5kV的IGBT和IGCT）的中压大功率两电平和三电平变频器传动系统已在金属压制、矿井提升、船舶推进、机车牵引等领域得到广泛的应用。在这些中压大功率传动系统中，随着器件电压、功率加大，开关损耗随之增大，散热压力增大，因此受到开关器件开关损耗以及散热的限制，最高开关频率一般在几百赫兹左右，开关频率的降低带来了PWM波形谐波大的问题，但是同时电机最高转速可以接近200Hz，因此在整个速度范围内，载波比的变化范围非常大。为了克服同步调制和异步调制各自的优缺点，中压大功率牵引异步电机的控制通常采用多模式调制方式（异步SPWM、同步SPWM、分段同步SHEPWM，方波）[1-13]。

永磁同步电机采用永久磁铁产生气隙磁通而不需要外部励磁, 可获得极高的功率密度以及转矩惯量比，因此永磁同步电机具有结构紧凑、高功率密度、高气隙磁通和高转矩惯性比等优点。开发中压大功率牵引永磁同步电机控制技术及其在高速铁路中具有非常广阔的市场应用前景。

本文提出了非方波模式时基于SHEPWM的中压大功率牵引永磁同步电机的两电平控制策略。并对该控制策略中三相电压时间域的角度值和电压矢量空间位置角的关系，SHEPWM的工程实现方法和不同PWM模式下的动态切换方法等关键技术进行研究。通过实验验证了该控制策略的消谐结果，动态切换过程的控制性能，全速度范围内d、q电流跟踪性能，最终满足系统的要求。……