[發(fā)明專利]一種多三相永磁同步電機(jī)高頻PWM振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110631717.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN113381670B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉自程;閆涉;王啟元;蔣棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P23/04
• 分類號(hào): H02P23/04;H02P25/022;H02P25/22;H02P27/08
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 祝丹晴

本發(fā)明公開了一種多三相永磁同步電機(jī)高頻PWM振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)；其中，方法包括：S1、從電機(jī)內(nèi)由PWM調(diào)制產(chǎn)生的高頻電磁力的頻率中篩選出與電機(jī)0階固有頻率相差最小的頻率，記為參考頻率；S2、從電機(jī)各階固有頻率中篩選出與參考頻率相差最大的固有頻率，并得到相差最大的固有頻率所對(duì)應(yīng)的階次s；S3、調(diào)整各逆變器的載波相位，改變各套三相繞組中由PWM調(diào)制產(chǎn)生的電流諧波相位，將電機(jī)氣隙內(nèi)的0階高頻電磁力轉(zhuǎn)變?yōu)閟階高頻電磁力，以對(duì)多三相永磁同步電機(jī)的振動(dòng)進(jìn)行抑制。本發(fā)明僅從PWM調(diào)制算法的角度入手抑制振動(dòng)，不增加硬件成本，對(duì)于不同的開關(guān)頻率，均可設(shè)置合適的載波相位調(diào)整角來(lái)合理改變高頻電磁力的空間階次，實(shí)現(xiàn)電機(jī)高頻振動(dòng)的有效抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)振動(dòng)抑制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多三相永磁同步電機(jī)高頻PWM振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)具有功率密度高，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在新能源汽車、航空航天等場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。

定子具有多套三相繞組的多三相永磁同步電機(jī)，具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低，控制自由度高等優(yōu)點(diǎn)，且可實(shí)現(xiàn)缺相容錯(cuò)運(yùn)行，可靠性高。被運(yùn)用于艦船推進(jìn)等對(duì)電機(jī)可靠性要求較高的場(chǎng)所。

對(duì)于采用PWM調(diào)制的逆變器供電的電機(jī)，逆變器中的開關(guān)器件工作時(shí)，將在電機(jī)繞組中引入開關(guān)倍頻的高頻諧波電流，產(chǎn)生高頻氣隙磁密，產(chǎn)生高頻電磁力，導(dǎo)致高頻電磁振動(dòng)與噪聲。高頻電磁振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的性能，如會(huì)降低艦船的隱身性能。

針對(duì)PWM調(diào)制產(chǎn)生的高頻電磁振動(dòng)，目前主要的振動(dòng)抑制方法有兩種：

1)采用變開關(guān)頻率調(diào)制技術(shù)。傳統(tǒng)的PWM調(diào)制，開關(guān)頻率為固定值，高頻諧波電流集中在開關(guān)倍頻附近；變開關(guān)頻率調(diào)制，開關(guān)頻率在某個(gè)設(shè)定的頻帶內(nèi)隨機(jī)變化，高頻諧波電流頻譜均勻分布在頻帶內(nèi)，因而原來(lái)的開關(guān)倍頻附近的諧波電流峰值降低，相應(yīng)頻率的振動(dòng)得到抑制。然而，采用變開關(guān)頻率調(diào)制，諧波頻譜分散為連續(xù)頻譜，增大與電機(jī)共振頻率重合的機(jī)會(huì)，增加電機(jī)共振的風(fēng)險(xiǎn)。

2)將載波移相技術(shù)運(yùn)用于共槽結(jié)構(gòu)的雙三相永磁同步電機(jī)。電機(jī)的同一個(gè)槽中含有兩套三相繞組的線圈，兩套三相繞組由兩臺(tái)逆變器獨(dú)立供電，合理設(shè)置兩臺(tái)逆變器的載波移相角，使得兩套三相繞組的高頻電流諧波相位相反，產(chǎn)生的高頻磁動(dòng)勢(shì)相互抵消，從而抑制相應(yīng)的振動(dòng)。然而這種方法依賴?yán)@組的共槽設(shè)計(jì)，并不能推廣到其他繞組結(jié)構(gòu)的多三相電機(jī)之中。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種多三相永磁同步電機(jī)高頻PWM振動(dòng)抑制方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法在不依賴于繞組共槽設(shè)計(jì)的場(chǎng)景下抑制多三相永磁同步電機(jī)高頻PWM振動(dòng)的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種多三相永磁同步電機(jī)高頻PWM振動(dòng)抑制方法，其中，多三相永磁同步電機(jī)包括：N套三相繞組；各套三相繞組沿著定子圓周依次排布；各套三相繞組分別由對(duì)應(yīng)的逆變器獨(dú)立控制；N為偶數(shù)；

上述振動(dòng)抑制方法包括以下步驟：

S1、從電機(jī)內(nèi)由PWM調(diào)制產(chǎn)生的高頻電磁力的頻率中篩選出與電機(jī)0階固有頻率相差最小的頻率，記為參考頻率；

S2、從電機(jī)各階固有頻率中篩選出與參考頻率相差最大的固有頻率，并得到相差最大的固有頻率所對(duì)應(yīng)的階次s；

S3、通過(guò)調(diào)整各逆變器的載波相位，改變各套三相繞組中由PWM調(diào)制產(chǎn)生的電流諧波相位，以將電機(jī)氣隙內(nèi)的0階高頻電磁力轉(zhuǎn)變?yōu)閟階高頻電磁力，從而對(duì)多三相永磁同步電機(jī)的振動(dòng)進(jìn)行抑制。

進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟S3包括：

S31、構(gòu)建載波相位調(diào)整角集合；其中，載波相位調(diào)整角集合包括預(yù)設(shè)的多組載波相位調(diào)整角；每一組相位調(diào)整角包括N套三相繞組所對(duì)應(yīng)的逆變器的載波相位調(diào)整角；