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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PWM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PWM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PWM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型,首先研究SPWM调制参数对共模电压、轴电压、dvldt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。如果将硬件和软件抑制策略的优势相结合,能以最小的成本达到最好的效果。