牵引变流器五分频多目标优化同步调制策略

受限于散热条件,为了防止功率器件产生过大的开关损耗,进而减少服役寿命,轨道交通牵引逆变器开关频率通常低于1 kHz。逆变器运行至中、高频区域时,载波比下降导致其输出谐波增加,造成输出性能下降的同时导致电流峰值增大,使得绝缘栅双极晶体管(Insulated-gate Bipolar Transistor,IGBT)产生较大功率损耗,影响行车安全。针对现有低载波比的调制策略较多考虑输出性能的优化,而对IGBT功率损耗抑制考量较少的问题,文章提出一种针对牵引逆变器在五分频下的多目标优化调制策略,保证逆变器输出加权总谐波畸变较小的同时,降低总功率损耗。首先,根据逆变器负载模型建立输出电压与电流的数值与相位关系,根据器件厂商所提供的数据手册,从功率损耗产生机理出发,建立精确的IGBT功率损耗离散计算模型;其次,以逆变器输出电流谐波和功率损耗为优化目标,保证逆变器输出电压基波幅值与参考一致的前提下对开关角进行求解,实现逆变器多目标优化调制的目的。仿真结果表明,在工作区间内,与传统策略相比,所提优化调制策略显著降低了IGBT的功率损耗并保证了较优的输出性能。