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。     

一种永磁同步电机谐波电流抑制算法

针对永磁同步电机(PMSM)控制时由于电机齿槽效应和变频器的非线性特性会在电机电流中引入大量的低次谐波,从而产生大量谐波损耗以及转矩波动等问题,此处提出一种基于补偿电压注入的PMSM谐波电流抑制算法。通过电流闭环算法提取谐波电流并计算出相应的补偿电压后注入到原矢量控制算法中,通过实验验证所提算法对5,7次低次电流谐波具有有效的抑制作用,算法易于实现且鲁棒性好。     

基于谐振调节器的永磁同步电机电流谐波抑制方法

当永磁同步电机在转子磁场定向控制方法下运行时,由于电机齿槽以及逆变器死区效应等非理想因素的影响,d、q轴电流中会包含谐波。为了抑制电流谐波,该文采用在电流控制环上并联谐振调节器的方法对特定的谐波进行抑制。谐振调节器在给定的谐振频率下有无穷大的增益,因此可以对该频率的谐波进行完全抑制,但是当输入为阶跃信号时,电流响应会出现超调。为了消除超调,同时提高电流的动态响应速度,采用一种前馈控制方法,同时考虑数字控制延时的影响,达到了电流响应没有超调,快速跟踪的效果。为验证该文提出的方法,进行了仿真分析,并在1.25 kW永磁同步电机实验平台进行了实验,验证了该文方法对电流谐波抑制及动态响应速度的提升作用。     

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。     

永磁同步电机用坐标变换的电流谐波抑制方法

针对永磁同步电机在运行过程中电流波形发生畸变、谐波含量高等问题,结合同步旋转坐标变换理论提出一种谐波抑制方法。建立永磁同步电机的数学模型,分析时间谐波和空间谐波的产生原因及对电机正常运行造成的不利影响。采用坐标变化与低通滤波器检测5次与7次谐波,在原有的双闭环系统基础上增加谐波电流环,通过PI控制抑制谐波电流。最后以4k W表贴式磁悬浮永磁同步电动机为对象进行仿真分析和实验验证,仿真和实验的结果表明,采用坐标变换的谐波抑制算法可以有效抑制谐波电流,提高电机相电流的正弦度,对不同原因造成的谐波均有抑制作用,并且具有计算简单、容易实现的特点。     

基于永磁同步电机转子位置变化的混合开关频率调制技术

以电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,提出一种新型混合开关频率调制策略,对其电压源逆变器的高频边带谐波电流优化进行了研究.首先,基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术基本原理与实现方式,建立了响应的Matlab/Simulink仿真模型,分析了高频边带谐波电流产生机理.其次,基于电机转子电角度位置变化提出了新型混合开...     

基于复合控制的永磁同步电机电流谐波抑制策略

当电机转速发生变化时,重复控制(RC)器控制的谐振频率将偏离电流谐波的频率,系统的谐波抑制能力会降低。针对该问题,分析了永磁同步电机(PMSM)的电流谐波数学模型和谐波产生原因,介绍了传统RC原理,并在传统RC的基础上,引入Fal函数,构建了一种基于Fal函数的复合控制策略,使传统RC在稳态过程中具有更好的效果。同时,对传统RC的内模进行改进,并将其嵌入电流环,进一步提高复合控制器的谐波抑制能力。最后以一台5.5 kW PMSM作为研究对象进行仿真分析和试验验证,结果表明了该方法的有效性。     

双三相永磁同步电机谐波电流抑制技术

针对双三相永磁同步电机定子电流中存在较大谐波问题,根据比例谐振(proportional resonant,PR)控制器在谐振处无穷大增益,能够对交流输入信号进行无静差跟踪调节特性,提出一种基于PR控制器对谐波电流进行抑制的改进型矢量控制策略。基于谐波基下的双三相永磁同步电机数学模型和谐波电流分析基础,在z1-z2子平面引入2个PR控制器对定子电流的5、7次谐波进行控制,并进行了软件仿真与实验验证。结果表明,在z1-z2子平面引入PR控制器能有效地改善定子电流波形,谐波电流含量下降50%以上,能较好地降低电机损耗与逆变器容量,提高电机运行性能。     

基于无差拍电流预测控制的永磁同步电机谐波电流抑制策略

为解决永磁同步电机在运行过程中三相电流发生畸变、谐波含量高等问题,该文提出一种新的谐波电流抑制方法。首先分析了各次谐波电流在对应同步旋转坐标系下的表现形式,并在此基础之上设计了闭环谐波电流检测系统对谐波电流进行提取,最后采用无差拍电流预测控制策略生成补偿电压用于抑制谐波电流。仿真与实验结果表明,该方法可以有效抑制谐波电流,提高电机三相电流的正弦度,并且具有计算简单、易于实现的特点。     

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。     

永磁直线同步电机推力波动约束

由齿槽力、边端力及法向吸力引起的推力波动是影响永磁直线同步电机(PMLSM)动态性能的主要因素。为了实现高速精密直接驱动系统,通过对PMLSM进行有限元分析建模,分析了齿槽力变化规律,利用傅里叶级数拟合得到齿槽力变化曲线;设计了齿槽力电流预测控制模型,对齿槽力引起的推力波动进行补偿;同时设计了扰动观测器对其他因素引起的推力波动进行补偿,进一步削弱了推力波动。最后,通过实验验证PMLSM推力波动补偿控制系统的有效性,补偿后电流和速度的波动都得到了很大改善,能够实现较高精度的直接驱动系统。     

永磁同步电动机的绕组谐波分析

基于分数槽绕组的基本概念,以12槽10极永磁同步电动机为例,简述了60o相带、大小相带和120o相带分数槽绕组的槽号相位图、槽电动势星形图和绕组展开图,并分别介绍了三种不同相带分数槽绕组的谐波次数和分布系数。利用Maxwell 2D软件对三种相带分数槽绕组的谐波进行了仿真分析,仿真结果与理论分析一致,60o相带分数槽绕组是最佳的方案。     

有轨电车用永磁电机同步调制技术研究

永磁同步电机相比于异步电机以其自身的明显优势在轨道交通领域有着越来越广泛的应用。本文针对有轨电车用永磁电机脉冲调制方式,分析了现有的永磁电机脉冲同步调制技术的难点及存在的问题。结合有轨电车用永磁电机的特性以及工程实际,提出了一种简单有效的脉冲同步调制方法。该调制方法以空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本理论为基础,低速下采用异步调制模式,高速下采用五段式和七段式混合同步调制的模式,针对不同的调制区间采用不同的载波比构建电压脉冲。实验证明,本调制方式可以实现电机在高速区的同步调制,输出电压脉冲稳定,不同载波比切换过程中无冲击,易于工程化实现。     

基于谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制

为了减少共母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)驱动系统中的电流谐波,抑制由径向电磁力引发的电机振动,提出了一种基于零序电流闭环的零矢量重分配随机开关频率空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法通过选取的零矢量产生共模电压,抵消由非零电压矢量带来的共模电压,将零序电流闭环后动态抑制零序电流,有效地减少了相电流3次谐波含量。同时,针对调制策略固有的相电流高频谐波分量,通过SVPWM中开关频率随机化,使得开关频率及其整数倍处高频谐波幅值大大减少。试验结果表明,该方法能有效降低高低频段电流谐波幅值,实现OW-PMSM全频段的减振控制。     

PMSM比例谐振自抗扰电流谐波抑制方法

基于扩展状态观测器的永磁同步电机转子位置和速度估算中,由于死区效应、电气元件误差、逆变器非线性因素会产生大量的电流谐波,影响位置和速度估计精度。本文提出一种基于比例谐振与自抗扰控制的PR-ADRC电流环控制策略,可以有效抑制dq坐标系下6次电流谐波,从而降低静止坐标系下5、7次谐波含量。基于MATLAB和HiGale平台对提出方法进行仿真和实验验证,结果表明改进后的电流环降低了三相电流谐波,估算反电动势波形良好,转子位置和速度估算误差降低,无位置传感器控制系统控制精度得到提高。     

逆变器供电永磁直线同步电动机谐波分析

以脉宽调制电压型逆变器供电的永磁直线同步电动机（PMLSM）为求解对象，用分离变量法求解电动机的电流解析表达式，在此基础上分析了电动机的谐波磁场特性及逆变器供电电源产生的推力谐波分量。分析表明，电源的非正弦畸变引起电动机磁场畸变并使电动机推力产生波动。解析结果与有限元方法结果有较好吻合。     

单相永磁式低速同步电动机谐波转矩的计算

采用ｄ,ｑ坐标系统,建立单相永磁式低速同步电动机的稳态数学模型〉用叠加原理计算稳态运行时由于磁场椭圆而产生的谐波转矩,该方法可推广应用于一般的单相永磁式和反应式同步电动机。     

基于RT-LAB半物理仿真平台的永磁同步电机控制及谐波抑制技术

硬件在环(HIL)仿真技术相较于传统的全离线仿真技术,是伺服控制领域、电传动系统设计中的一种全新的测试理念及仿真技术。本文介绍了RT-LAB半物理仿真平台的组成,以及永磁同步电机控制使用到的逆变控制策略和调制策略。采用的控制策略主要包括MTPA及弱磁控制,采用的调制策略主要包括SPWM方式及SHEPWM方式。利用RT-LAB半物理仿真平台搭建的永磁同步电机实时仿真平台,可以进行控制算法、调制算法的半物理仿真验证。同时,利用永磁同步电机角度补偿策略提出二次谐波抑制算法,并进行了半物理仿真验证。结果表明:加入二次谐波抑制算法后,中间直流母线电压二次谐波含量有明显降低,逆变器输出电流总谐波含量也有较大改善。