《基於強耦合雙支路的永磁同步電機PWM高頻效應抑制研究》是依託哈爾濱工業大學，由徐永向擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於強耦合雙支路的永磁同步電機PWM高頻效應抑制研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐永向
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大功率永磁同步電機在國防與國民經濟中有越來越廣泛的需求，如船舶與潛艇推進、重型車輛驅動等。大功率永磁同步電機驅動系統的開關頻率通常只有幾千赫，而且電機電感較小，PWM高頻諧波電流引起轉子渦流損耗、電磁振動與噪音、定子高頻鐵損等高頻效應非常嚴重。針對大功率永磁同步電機系統中高頻效應綜合抑制的難題，提出強耦合雙支路永磁同步電機的解決方案，即通過兩條支路中PWM諧波電流相位差來抑制合成諧波磁動勢，從而達到抑制PWM高頻效應的目的。通過研究強耦合雙支路永磁同步電機內部物理現象與特性，建立強耦合雙支路永磁同步電機交叉耦合模型，提出強耦合雙支路永磁同步電機阻抗均衡性設計方法，在此基礎上提出綜合抑制轉子渦流損耗、電磁振動與噪音、定子高頻鐵損的驅動策略，並提出強耦合雙支路永磁同步電機的轉矩解耦控制方法，形成強耦合雙支路永磁同步的理論與技術體系，促進大功率永磁同步電機理論和技術的發展。
結題摘要
本課題的總體目標是針對大功率永磁同步電機轉子渦流損耗、電磁振動與噪音、定子高頻鐵損抑制的難題，提出了基於強耦合雙支路永磁同步電機高頻效應抑制的策略。研究了強耦合雙支路永磁同步電機交叉耦合特性，分析繞組空間位置對線圈的交叉耦合特性的影響，研究支路間和相間的交叉耦合特性，建立強耦合雙支路永磁同步電機交叉耦合模型。建立dq坐標系下強耦合雙支路永磁同步電機模型，採用磁場定向矢量控制策略，對永磁同步電機進行調速控制。對傳統SVPWM(space vector PWM)技術的合成矢量時序進行最佳化，提出了改進的雙邊採樣SVPWM技術和改進的單邊SVPWM技術。對比、分析傳統SVPWM技術電壓中的PWM諧波，通過調整雙邊規則採樣SVPWM技術載波周期內有效矢量的合成時序提出了雙邊採樣SVPWM技術，利用二維傅利葉積分計算了該技術對應的PWM諧波表達式驗證此技術能夠抑制大部分載波頻率奇數倍次的PWM諧波。針對雙邊採樣SVPWM技術不能徹底消除載波頻率PWM諧波的問題，通過改變單邊規則採樣SVPWM技術載波周期內零矢量V0和V7的時序提出了改進的單邊採樣SVPWM技術，給出其PWM諧波表達式和實現方法，實驗驗證此技術可以有效地降低開關頻率。針對無耦合電感的交錯並聯拓撲載波移相後諧波電流過大的問題提出了用於驅動強耦合雙支路電機的隔離型交錯並聯拓撲。相比於非隔離型交錯並聯拓撲，隔離型交錯並聯拓撲具有更好的容錯能力；通過載波移相半個PWM周期，開關頻率的奇數倍高頻諧波在氣隙中產生的高頻諧波磁動勢相互抵消，這樣實現了整個強耦合雙支路永磁同步電機的高頻噪聲消除。將隔離型交錯並聯拓撲與改進的雙邊採樣SVPWM技術相結合提出了一種綜合性PWM諧波抑制技術。改進的雙邊採樣SVPWM能夠抑制載波頻率奇數倍次的PWM諧波，通過調整逆變器載波相位使交錯並聯拓撲可以抑制載波頻率偶數倍次的PWM諧波，如此這類硬體拓撲和軟體PWM技術相融合的綜合性PWM諧波抑制技術能夠在不增加逆變器數目和開關頻率的前提下，提高剩餘PWM諧波的頻率。在載波移相的基礎上為了進一步削弱偶數倍開關頻率諧波，提出了同步隨機與周期變化的交錯並聯技術，通過調整兩個逆變器載波同步變化，既可以實現奇數倍開關頻率的諧波在氣隙中相互抵消，又可以通過開關頻率的周期性與隨機性變化抑制偶數倍開關頻率諧波。
