电机谐波分析.docx
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1、电机谐波分析目录1.电机噪声1?谐波危害1?谐波来源2? ?逆变器非线性引起的谐波2? ?电机本体设计偏差引起的谐波5?仿真分析5?谐波优化谐波注入7参考81.电机噪声一开始我觉得,电机噪声不就是因为电机运转起来之后,转子不停的旋转 引起的震动,因而产生的噪声。后来证明我还是太嫩了,这只是从结果的角度去分析,而且只分析了人们 肉眼可以看到的东西。而且现在针对电机噪声的研究,大致可以分类两类:1)针对电机自身的结构改来改去,比如极对数,沟槽数等2)针对电机的控制策略角度去分析电机的控制策略,无外乎是控制算法和驱动硬件支持两个。这里只从控制 算法角度去说,硬件角度留到以后有机会再说。谐波危害由于P
2、MSM齿槽效应、磁路饱和效应以及绕组的分布形式等因素引起的气 隙磁场畸变导致PMSM反电势波形发生畸变,失去原有的正弦性,这种畸变会 使得电机的三相电流中含有大量的空间谐波。由于永磁同步电机变频驱动系统 中存在很多电流谐波分量,从而使电机的转矩存在脉动,这在很大程度影响电 机运行的稳定性。电机的转矩脉动也会带来振动和噪声,如果程度更严重的情 况可能会使PMSM变频系统发生共振,使电机磁钢偏移、电机转轴遭到损坏等。 与此同时,电机铁心和绕组在谐波电流的作用下将有附加损耗产生,这些损耗 将作为热源作用于电机本身使其温度升高,继而影响电机内部材料及电磁性能 参数,使得其效率降低,从而降低其控制性能;
3、若温度进一步增加至其材料与 电机温升限值则将损毁电机,电机的性能将在谐波电流的作用下大幅降低,进 而影响PMSM变频调速系统的平稳性Co?.谐波来源产生电流谐波的主要有两种? 一种是逆变电路的死区效应或管压降等非线性因素引入的时间谐波;?另一种是电机本体设计的原因导致的气隙磁场畸变引入的是空间谐波。?.l.逆变器非线性引起的谐波通用的由PWM电压型逆变器控制的永磁同步电机系统如下图所示,开关器 件选择绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)逆变器的A相桥臂在一个开关周期的简图如下所示,电机相绕组等效为一 个阻感电路和电压源串联A相桥臂简图如图所示,在逆变器工作开通开关器件Vl的时候,必须关断V4。如果
4、开 通的速度比关断的快,将会发生桥臂直通短路。所以为了保证逆变器安全工作, 需要在PWM中加入死区:尽管这个死区时间很短,但还是会使输出电压波形发 生畸变。在死区时间Tdead内,Vl和V4都是关断的,加在电机A相绕组的电 压取决于相电流ia的方向。假设流入电机的电流为正电流,则相电流为负的时 候流过续流二极管Dl,为正的时候流过续流二极管D4,这个时候可以等效为 上桥臂或者下桥臂的开关管是导通的。这种现象会在逆变器中产生输出误差电 压Uerr,即为实际输出电压与理想输出值的偏差。我们先忽略开关器件的管压降,对死区时间导致的电压偏差进行讨论:iaO死区时间为Tdeae1,设开关管的开通时间为T
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