多电平逆变器被广泛应用于中压大功率交流传动系统,但是受功率器件开关损耗以及整机散热等条件的限制,其最高开关频率通常控制在1000Hz以内。同时,在全速度范围内,单一调制方式很难满足低速工况下的快速响应及高速工况下的低损耗要求。为了有效解决这一问题,本文以永磁同步电机(PMSM)作为牵引电机,中点钳位型(NPC)三电平逆变作为拓扑及id=0控制作为控制策略,对PMSM牵引系统的空间矢量PWM(SVPWM)及特定谐波消除PWM(SHEPWM)混合调制方法进行研究,本文的内容总结如下:首先,推导出三电平SVPWM的扇区计算、矢量选择以及占空比计算等方程;分析了关于三电平SHEPWM开关角的非线性超越方程组,基于牛顿迭代法,计算获得了在不同开关角个数与不同调制度条件下的开关角角度;借助MATLAB/SIMULINK分别对基于三电平拓扑的SVPWM以及SHEPWM两种调制方法进行了验证,仿真结果证明了两种调制方法的有效性。然后,对三电平SVPWM与三电平SHEPWM之间的模式切换以及不同开关角数的SHEPWM之间切换的平滑切换进行研究。通过分析电流谐波特性,提出了一种在三相电流过零点实现切换的方法,将切换点统一为相电流过零点。对比了采用单SVPWM调制与采用多模式混合调制策略时所具有不同的控制效果。单SVPWM调制仿真结果表明,SVPWM调制方式能够实现低速工况下系统的快速响应,但在高速工况下相电流谐波含量较大;混合调制仿真结果表明,相较于SVPWM,SHEPWM能够显著降低高速工况下相电流的谐波成分,且开关角个数为N的SHEPWM能够消除N-1个谐波。最后,针对基于三电平拓扑的永磁同步电机牵引系统设计了一套实验方案,通过CCS软件进行编程实验,验证了上述仿真结论的有效性与可行性。由实验结果可得,该方法能够实现:1.低速工况下的快速响应及高速工况下的低电流谐波。2.转矩与转速在模式切换与开关角个数切换时能够实现平稳过渡。3.SVPWM与SHEPWM之间、不同开关角个数之间的SHEPWM的平滑切换。