在我国铁道部的领导和全国人民的支持下,铁路运输蓬勃发展,在中国的交通运输蓝图成为了关键而不可替代的角色。特别是和谐CRH动车组的成功研制,给我国铁路事业的发展注入了新的动力。在动车组技术中,牵引变流器是牵引传动系统的核心,其主要结构是一个交-直-交变流器系统,包括牵引整流器、中间直流环节和牵引逆变器。在许多大功率交流传动场合下,开关损耗大,为了减少开关损耗,提高逆变器效率,同时了为了减少功率器件的发热,开关频率在满足系统要求的情况尽可能的降低,一般情况下,不能超过1kHz,导致牵引逆变器中含有大量的谐波。本文以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,对其输出的电流谐波问题进行了研究,旨在寻找出一种新的调制方法减少逆变器的输出谐波。(1)针对CRH2型动车组牵引逆变器的谐波问题,分析了电流谐波的产生机理,其根本原因是开关器件工作的非线性,开关器件的开关角会影响电流的谐波含量。电力机车的负载本身是一个非常复杂的负载,可以通过控制功率器件的开关时刻来减小谐波含量。(2)总结了多电平逆变器的各种拓扑结构和调制方法,如SPWM和SVPWM等。分析了几种调制策略的原理和特点,在此基础上,针对传统调制策略编程复杂、计算过程复杂等问题,本文提出了一种简化的三电平逆变器调制策略。该方法是将三电平逆变器的空间电压矢量看成6个两电平逆变器空间电压矢量的合成,降阶成两电平,用两电平的矢量合成参考矢量,最后对应到三电平逆变器的每一相开关组合,就可以完成控制。在MATLAB/simulink中进行了该方法的仿真验证,最后选用TMS320F2812作为控制器件,编写程序完成了实验验证,得到了正确的三电平输出波形。实验结果表明所提出的调制策略是正确的,而且具有数字实现简单的优点。(3)分析了NPC三电平逆变器谐波产生原理,搭建了其输出相电流谐波的模型。推导出了以输出相电流谐波为优化目的的函数表达式。本文提出一种基于分子动理论算法的谐波优化策略(MMT-PWM),采用分子动理论优化算法求解模型时,施加了消除窄脉冲算法。完成9、11、13、15脉波条件下全调制范围优化函数的求解。与传统SPWM比较,MMT-PWM具有良好的谐波优化效果,可以减少牵引逆变器输出的电流谐波。最后,在MATLAB/simulink中进行了仿真,仿真结果表明MMA-PPT具有更好的输出性能,输出电流谐波含量少。最后,在实验室条件下完成了1.5kW的硬件实验,实验结果验证了理论分析的正确性。