用谐波注入抑制永磁同步电机转矩脉动

气隙磁场的畸变和逆变器的非线性特性使永磁同步电动机（permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM）电流中含有大量高次谐波,电流波形发生畸变,导致电机电磁转矩脉动。针对这一问题,提出了一种新颖的谐波抑制算法,在建立PMSM谐波数学模型的基础上,利用注入谐波电压的方式来抵消电机运行时电机电流中的谐波分量,改善电机电流波形,抑制电机电流谐波分量和电磁转矩脉动。通过仿真及实验验证了该算法的有效性。该算法不需要增加任何硬件和离线实验测量,具有较强的灵活性和适应性。     

基于电压注入的高速永磁电机谐波电流抑制方法

针对高速永磁同步电机在运行过程中相电流谐波含量高这一问题,提出了一种基于电压注入的高速永磁同步电机谐波抑制方法。在考虑存在谐波电流的前提下建立了高速永磁电机数学模型,采用闭环谐波电流检测方法,提取5次和7次谐波电流,根据电机谐波数学模型计算谐波电压补偿量,在传统的双闭环系统上设计增加了谐波电流反馈环和谐波电压补偿环,通过注入谐波电压的方式来抑制高速永磁电机运行时相电流中的谐波分量。仿真和实验结果表明,基于电压注入的高速永磁同步电机谐波电流抑制方法可以有效抑制电机相电流中的谐波,验证了该方法的有效性。该方法易于实现,适应性强。     

基于谐波注入算法的变频器驱动下PMSM损耗抑制方法

永磁同步电机(PMSM)在变频器驱动下运行时,受变频器所产生的含量较高的时间电流谐波影响,电机的损耗会大幅增加,这将严重影响到电机运行的安全性与稳定性,而通过对电机本体结构进行优化的传统方法所带来的损耗抑制效果有限,不足以解决问题。针对此,从电机的控制策略出发,提出了一种基于谐波注入算法的PMSM损耗抑制方法,通过对成分含量最高的5次、7次时间电流谐波进行抑制,来降低变频器驱动下电机的损耗。以场路耦合联合仿真模型为计算工具来验证算法的有效性,结果表明在加入谐波注入算法后电机的损耗降低了24.9%,所达到的效果较好,为电机的损耗抑制提供了一种参考。     

三次谐波注入式五相永磁同步电机矢量控制策略

从矢量空间解耦的观点出发,建立了含有3次谐波磁场的五相永磁同步电机(permanent magnetic synchronous motor,PMSM)在旋转坐标系下的数学模型,揭示了绕组中各次谐波电流对机电能量转换所产生的不同作用,通过注入一定含量的3次谐波激磁电流,可以在提高电机输出转矩的同时,降低电机定子铁心的磁饱和程度。根据谐波注入前后逆变器功率容量保持不变的原则,通过理论推导和仿真分析,得到了电机输出转矩随3次谐波注入率的变化趋势,为五相PMSM的优化设计和性能分析提供了理论基础。设计了基于转子磁场定向的五相PMSM矢量控制系统,实现了对基波和3次谐波电流的解耦控制。仿真和实验结果验证了方法的正确性和可行性。     

电机驱动电路高次谐波抑制研究

交流电机驱动单元目前广泛采用变频装置,因其节能效果良好,调速精度高等优点,得到越来越广泛地应用。但是因为变频驱动电路含有大量非线性的开关半导体器件,导致输出电流含有大量高次谐波,对负载造成干扰。本文首先分析变频驱动电机产生高次谐波机理,通过数学建模得到高次谐波表达式;接着为了抑制变频驱动电路产生的高次谐波,提出一种基于特定次谐波注入法的谐波抑制方案,即在SPWM正弦信号中注入5次、7次谐波补偿电压,进而达到降低输出电流特定次谐波含量。通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该方案能够有效降低变频驱动电路产生的特定次高次谐波,降低谐波畸变率,减少交流电机转矩脉动,提高输出电流电能质量,保证电机稳定运行。     

变频电动机谐波分析及治理方案的研究

某公司所使用的电负荷中,变频电机负荷不仅功率因数低而且是一种严重的谐波源,变频电机装置产生大量的谐波,导致电能质量下降,增加设备损耗。同时谐波及电压质量指标严重超过了国家规定要求。从测试数据查出西安某集团橡胶有限公司现在的谐波水平状况非常严重。测试结果表明:系统的谐波电压和电流超过国标GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》允许值许多。主要是5次谐波电流表现最为严重,其次就是7次和11次谐波电流,系统波形畸变的主要影响仍是变频电机装置产生较大的谐波电流所致。为限制变频电机装置产生的谐波电流注入系统,需安装滤波补偿成套装置,降低对系统的谐波污染,改善工厂用电设备的运行环境,使功率因数满足供电部门的要求。     

基于谐波观测器的永磁同步电机谐波电流抑制策略研究

针对传统基于谐波注入的抑制策略只对特定的次电流谐波有效,而对其他幅值较高的低次谐波抑制效果不够理想的问题,在推导出与永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)、变流器及负载非线性等因素有关的电压、电流谐波解析表达式的基础上,提出一种新颖的基于谐波观测器的电流谐波抑制策略,通过对电压谐波的控制实现对PMSM/变流器系统中全频次低频电流谐波的有效抑制。所设计的谐波电流调节器通过与电流内环的基波电流调节器的并联,实现了对电流的基波分量和谐波分量的解耦控制,在不影响基波电流控制目标的前提下,实现了对于低频各次电流谐波的有效的抑制。为验证算法的有效性,在实验室搭建PMSM/变流器系统测试平台,进行电流谐波抑制策略的实验验证工作。动静态实验结果表明,该方法运算量小、实现方式简单,对各次低频电流谐波均有较为明显的抑制效果,可以有效的改善电流波形。     

永磁同步电机注入谐波电流减小振动噪声的设计研究

永磁同步电机(PMSM)及其逆变器、控制器属于装备动力系统关重件,其振动噪声指标对装备质量目标的实现有较大影响。由于极槽数配合、气隙磁密正弦度不佳等因素会使其绕组电流中包含5、7次等谐波,从而导致电机产生谐波转矩脉动,并使电机产生振动和噪声。为了减小PMSM在运转过程中的振动和噪声,探讨一种新颖的谐波抑制策略,即在PMSM系统的相电流中注入谐波电流产生谐波转矩,从而抵消已有的低次谐波转矩脉动。通过仿真及试验验证了该策略的有效性。     

基于闭环电流平均值法的永磁同步电机谐波抑制方法

由于逆变器的非线性及永磁同步电机(PMSM)的气隙磁场畸变,在运行过程中PMSM定子电流中含有大量的谐波分量,导致电流波形发生畸变,从而引起较大的转矩脉动。针对传统谐波抑制方法采用低通滤波器(LPF)提取5、7次谐波分量,动态响应时间长,稳态误差大的问题,提出了闭环电流平均值法提取谐波分量。仿真结果表明,闭环电流平均值法可以提高系统的快速性和稳定性。将电流平均值法应用于PMSM谐波抑制系统,仿真结果表明:基于闭环电流平均值法的谐波电压注入法可以降低电流波形的畸变率及5、7次谐波含量。     

孤岛微电网电压谐波补偿及电流均衡控制策略

孤岛微电网由于接入大量非线性负荷,导致微电网易出现电压谐波现象,以及谐波电流因线路阻抗各异无法按分布式电源(DG)容量比例分配问题。为此,提出一种采用分层协同控制策略以实现电压谐波补偿及谐波电流均衡控制的方法。在分布式二次控制中,通过与邻域节点交换各主要次谐波电流和谐波畸变率信息,采用一致性算法获得全网的谐波电流和电压谐波畸变率平均值,自适应调节功率下垂控制的电压谐波补偿参考值,以实现电压谐波补偿和谐波电流均衡协同控制。最后,通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

一种基于自适应线性神经网络算法的永磁同步电机电流谐波提取和抑制方法

永磁同步电机通常采用正弦波进行驱动和控制,由于气隙磁场的畸变和电压型逆变器的死区效应等因素的存在,使永磁同步电机电流波形含有大量的谐波而发生畸变,特别是在电机低速运行时更为严重。为了进一步提高永磁同步电机的电流控制性能,抑制电流谐波,本文在传统矢量控制算法基础上,增加神经网络谐波电流环,通过自适应线性神经网络(ADALINE)算法实现对主要电流谐波的分解和提取,将所提取的电流谐波经过神经网络训练获得补偿电压值进行谐波注入,实现电流谐波的检测和抑制。通过仿真和实验结果证明,本文提出的控制策略可以有效提取并抑制电流谐波,降低电机转矩脉动。     

基于级联型SOGI的永磁同步电机谐波电流抑制方法研究

伺服驱动器由于具有很强的非线性,导致永磁同步电机(PMSM)的定子电流中含有大量的高次谐波并且引发较大的转矩脉动。针对这一问题,提出基于级联型二阶广义积分器(SOGI)的谐波抑制方法,将级联型SOGI与电流环d、q轴的PI控制器并联,利用级联型SOGI提取d、q轴电流中的6次谐波分量,并将其注入到PI控制器的输出电压中,从而抵消参考电压中的谐波。仿真结果表明:采用基于级联型SOGI的电压补偿法进行谐波抑制,电流波形的畸变得到了明显改善,证明了所提算法的有效性。     

基于谐波补偿的永磁电机转矩脉冲抑制

永磁同步电机(PMSM)因气隙磁场畸变及逆变器的非线性特性,容易使电流波形发生畸变,从而导致转矩脉动。在此设计了一种基于谐波电流补偿的转矩脉动抑制方法,在双闭环控制基础上,加入谐波注入补偿环节补偿三相电流的谐波。实验结果表明,该控制方法有效提高了系统的控制精度,能有效改善电流波形从而抑制电机运行时的转矩脉动。     

基于谐波注入法的L型光伏并网逆变器谐波抑制方案

在光伏发电并网过程中,由于逆变器的开关特性,输出电流一般都含有低次谐波,其中以5次、7次等低次谐波最为严重。为了抑制并网电流中的低次谐波,降低线路、负载中的电能损耗,本文以L型逆变器为研究对象,提出一种基于SPWM谐波注入的谐波调制方案,在SPWM正弦信号中注入5次、7次谐波补偿电压,进而达到降低输出电流特定次谐波含量及提高并网电能质量的目的。通过MATLAB/Simulink仿真和试验验证了该方案能够有效降低并网电流中特定次谐波含量和谐波畸变率,提高光伏发电并网电能质量。     

双三相PMSM优化谐波电流注入MTPPC控制

为提高双三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统的输出转矩,设计了一种基于优化谐波电流注入的最大转矩峰值电流比(MTPPC)控制策略.在矢量空间解耦(VSD)模型中,通过引入两组正交的DQ1和DQ2参考系可简化控制器设计,在给定的峰值相电流下,通过在DQ2参考系中注入谐波电流可增加输出转矩,但注入的谐波电流也将产生小的直流转矩和谐波转矩.对此,推导了双三相PMSM的综合转矩模型,基于该模型分析了感应转矩分量,并引入到注入谐波电流的优化设计中.利用双三相PMSM驱动实验平台开展了实验测试,实验结果表明,测试电机的输出转矩可以增加10％以上,而转矩脉动可忽略不计.     

一种永磁同步电机谐波抑制的工程化方法

提出了一种抑制永磁同步电机电流谐波的工程化方法。对相电流谐波进行坐标变换和低通滤波,提取出其中5次、7次谐波的直流分量,求解高次谐波稳态电压方程,再通过坐标反变换计算出电压谐波补偿量,最后注入PARK逆变换输出电压中作为SVPWM计算单元输入,可以抑制相电流中的5次、7次谐波。试验结果证明所提工程化方法是可行和有效的。     

永磁同步电动机矢量控制系统中死区引起谐波电流的补偿方法

对于电压源逆变器(VSI)-永磁同步电动机(PMSM)调速系统,死区设置会使VSI实际输出电压发生畸变,降低PMSM矢量控制效果,需要进行合理补偿.在dq坐标系内采用交流方波等效法分析了死区引起的误差电压和谐波电流,考虑到PMSM变频调速时输出频率不固定,因而无法使用常规滤波器对id和iq中谐波电流分量进行有效滤波,给出基于同步轴系滤波器(SFF)的死区谐波电流补偿方法,并仿真分析和验证该补偿方法的有效性.     

一种改进型并联混合有源电力滤波器及其控制

针对并联混合型有源电力滤波器谐波电流注入支路中存在阻塞谐波电流注入的阻抗问题,提出一种改进注入支路的并联混合型有源电力滤波器,使谐波注入支路上不存在影响补偿谐波电流注入电网的阻抗。根据该新型电路结构,通过分析谐波补偿和基波有功电流控制的原理,得出有源部分逆变器输出电压目标值的计算公式,并提出一种新的定频滞环电压控制方法用于控制逆变器输出电压,从而间接地实现了谐波补偿电流和直流侧电容电压的精确控制。最后,通过PSIM仿真实验和物理装置模拟实验验证本文所提新型注入支路和定频滞环控制方法的可行性和有效性。     

车用轮毂电机转矩谐波协同控制策略

轮毂电机因结构简单、驱动灵活的特点广泛应用于轻型电动车辆。电机运行中存在的齿槽效应、逆变器非线性效应及电流谐波等问题,导致电机电磁转矩波动,影响车辆运行的平顺性。通过电磁转矩谐波分析发现其主要成分为低阶谐波。为了有效抑制低次转矩谐波,设计了一种附加三相独立定子绕组的轮毂电机结构,提出了基于电流幅值迭代整定的补偿电流注入方法,采用动态步长二分法实现期望补偿电流幅值的快速收敛。研究结果表明,所提方法可使总谐波失真降低2.80%~5.84%,具有良好的谐波转矩抑制效果。     

基于坐标变换和平均值法的PMSM定子相电流谐波抑制策略研究

由于PMSM内部气隙磁场畸变、部分电力电子元器件导通时管压降的存在以及死区时间等非线性因素的综合影响,PMSM定子侧相电流易夹杂多种高次谐波而出现波形正弦度差、失真等现象。通过分析PMSM定子相电流谐波的特征,以及坐标变换和电流平均值法的特点,确定5次、7次谐波为研究对象,并提出使用坐标变换和电流平均值法构建谐波补偿环节补偿5次、7次谐波。仿真结果显示,在将以坐标变换和电流平均值法基础构建的谐波补偿环节合理化引入PMSM系统之后,PMSM相电流波形失真情况得到改善,波形趋于理想正弦,输出转矩平滑度变得更好。