随着科技水平的提高,高铁、动车等城轨列车逐渐成为了人们出行的主要交通工具,其舒适性和便捷性充分满足了人们的需求,因此轨道交通在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。而牵引脉宽调制策略作为轨道交通技术的核心技术之一,其性能的优劣将直接关系到系统的稳定性、安全性和舒适性。本文依托于“十二五”国家科技支撑计划重点项目“混合动力动车组关键技术研究与典型样车研制”和联合基金项目“高速铁路电力牵引系统的安全性预测与控制”(U1134204),针对轨道交通上牵引脉宽调制技术展开研究,提出一套基于FPGA的混合脉宽调制策略,并通过大量仿真和实验验证了该调制策略的可行性。针对脉宽调制技术的基本原理与性能进行研究。分析了中间60°SPW M、特定次谐波消除脉宽调制(Selected Harmonic Minimum PWM,SHEPWM)和电流谐波最优脉宽调制(Current Harmonic Minimum PWM,CHMPWM)三种适用于中高频段的脉宽调制的基本原理,并给出了开关角的计算方法。从实现方式、电流谐波、转矩脉动三个角度对CHMPWM进行分析,并分别同过调制、中间60°SPWM、 SHEPWM进行对比,得出CHMPWM具有电流谐波性能好、转矩脉动小的结论,进而提出了一套混合脉宽调制策略方案。针对混合脉宽调制策略中的平滑过渡问题进行分析。阐述了保证平滑过渡需满足的基本原则,主要包括切换时刻的基波连续和谐波含量突变小两个方面。通过对比FPGA与DSP在实现混合脉宽调制时各自的优缺点,指出FPGA的高速特性优势可保证基波连续。通过对比CHMPWM与SHEPWM在平滑过渡时的输出特性,指出CHMPWM具有切换时刻谐波含量不会发生较大突变的优势。并在MATLAB仿真平台对基于FPGA的混合脉宽调制策略进行仿真验证。针对混合脉宽调制策略的数字实现方法进行详细分析。综合分析了异步SPWM、同步SPWM 及 CHMPWM 在 FPGA中的数字实现机理,并对混合脉宽调制策略的FPGA设计进行深入探索,最后利用仿真软件对该FPGA设计进行仿真,仿真结果证明了理论分析的正确性。搭建了混合动力动车组地面实验平台,在此平台上对基于FPGA的混合脉宽调制进行实验验证。实验结果与理论分析一致,验证了本文提出的基于FPGA的混合脉宽调制策略的正确性和有效性。图62幅,表5个,参考文献41篇。