永磁同步电机随机非对称载波减振控制

发布时间：2020-03-19 22:41

【摘要】：永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有效率高、转矩密度大可靠性高等优点,是舰船和水下装备的动力核心。永磁同步电机普遍使用空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术进行变频调速控制,其高低频振动噪声直接影响舰船和水下装备的隐蔽性。为有效降低水下推进永磁同步电机的高低频振动噪声,本文提出并研究了新型斜率随机非对称载波减振控制方法,具体内容如下:首先,基于非对称载波与调制波比较产生PWM脉冲序列的数学关系,解析推导了永磁同步电机非对称载波脉宽调制控制方式下相电流与线电压的数学表达式,并对其进行频谱分析。研究结果表明,相比于传统三角载波脉宽调制(SVPWM)控制方法,非对称载波脉宽调制(asymmetric carrier pulse width modulation,ACPWM)控制方法能够大幅减小相电流低频谐波,有助于抑制低频振动。其次,针对ACPWM控制方式下电机相电流存在较大高频谐波峰值的问题,提出了新型斜率随机非对称载波脉宽调制(random asymmetric carrier,RAC)控制方法,即非对称载波斜率随机变化,载波幅值和周期保持不变。研究结果表明,相比于传统随机开关频率(random switching frequency,RSF)控制,RAC控制方法对电机开关频率及其倍数处的高频谐波峰值的抑制作用更加明显,有助于抑制高频振动。再次,使用Matlab/Simulink及ANSYS软件构建永磁同步电机协同仿真模型,并分别对SVPWM、ACPWM、RSF、RAC四种控制方法进行了仿真分析。研究结果表明,RAC控制方法能够同时降低相电流高频和低频谐波峰值,有助于同时抑制推进电机的高低频振动。最后,构建了电机实验测试台架,实现了本文所提出的ACPWM及RAC控制方法,给出了相应实验结果,并与理论分析和仿真结果进行了比较,研究结果表明RAC控制方法能够有效降低永磁同步电机的高低频振动。
【图文】：

第 2 章 非对称载波相电流谐波特性解析分析基于空间矢量脉宽调制控制的永磁同步电机相电流中包含大量与开关频率相关的高频电流谐波及丰富的低频电流谐波分量，而相电流谐波会产生相应的径向电磁力从而使电机振动加剧[55]。本章对电机相电流解析表达式进行推导，通过对非对称载波与三角载波相电流谐波特性的分析比较，解析验证非对称载波对电机相电流低频谐波的抑制作用及高频谐波的规律分布。2.1 非对称载波相电流解析推导如图 2-1 为永磁同步电机非对称载波矢量控制系统，用非对称载波代替传统矢量控制中的三角载波对电机进行控制。图 2-1 中 a、b、c 分别为电机三相与三相逆变桥桥臂连接点，Udc为母线电压，n 为电源负极电位点。

(b) 比较生成 PWM图 2-2 非对称载波形成 PWM 过程Fig.2-2 The process of asymmetric carrier PWM上图 2-2（a）中，假设在第 m 个非对称载波周期内调制波ar (t )的值恒定 m (T )，即线段 ED 平行于横坐标轴，由三角形 ABC 相似三角形 ADE，三角GC 相似三角形 AFE 可知：m mm mT / ( d T ) T /LT L T （2-1由式（2-1）可推导出如下关系： m m m 1 d（2-2已知在永磁同步电机矢量控制中，其调制波为马鞍波，并且数学表达式为a1 12 1( ) sin(2 ) sin(6 )36t tr t MT T （2-3
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341;TB535

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 银豪;王腾飞;高超;汪慧明;;五相永磁同步电机容错控制仿真[J];机械制造与自动化;2019年06期

2 程义;柯宝平;潘岱松;吴先坤;;一种新能源汽车用永磁同步电机磁路优化分析[J];客车技术;2019年06期

3 周晓燕;孙立翔;王金平;;基于等效热网络法的永磁同步电机温升计算[J];微电机;2019年11期

4 朱明祥;孙红艳;;一种内置式永磁同步电机死区补偿方法的研究[J];微电机;2019年11期

5 彭超洋;;永磁同步电机鲁棒滑模控制算法研究[J];自动化技术与应用;2019年12期

6 魏会军;陈华杰;周博;江胜军;张辉;;压缩机用永磁同步电机的电气绝缘性研究[J];微特电机;2019年12期

7 ;开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法[J];传感器世界;2019年10期

8 齐春叶;;试析永磁同步电机在机车上的运用[J];内燃机与配件;2018年24期

9 王宾;张坤;石晓艳;;基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制[J];安徽理工大学学报(自然科学版);2019年05期

10 张光臻;;永磁同步电机数字控制延时模型及影响分析[J];中国汽车;2019年11期

相关会议论文 前10条

1 才立忠;吴卫楠;饶界;卢有君;李艳斌;;基于耦合场仿真的永磁同步电机噪声分析[A];2016中国汽车工程学会年会论文集[C];2016年

2 张立军;方杰;王心坚;孟德建;;永磁同步电机电磁振动多场耦合建模与分析[A];2016中国汽车工程学会年会论文集[C];2016年

3 徐煜昊;夏加宽;李天元;;电动汽车驱动用永磁同步电机的设计与分析[A];第十四届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2017年

4 宋得雪;聂磊;彭兵;;分数槽交替极永磁同步电机齿槽转矩优化分析[A];第十四届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2017年

5 董新宇;赵希梅;;基于滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制[A];第十四届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2017年

6 王正祥;于明湖;;压应力对压缩机用永磁同步电机铁损的影响及改善分析[A];2016年中国家用电器技术大会论文集[C];2016年

7 李风辉;董婷;;电动汽车用多相永磁同步电机的设计与分析[A];第十三届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2016年

8 雷鸣凯;朱国昕;;永磁同步电机带遗忘因子的迭代学习控制[A];第十三届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2016年

9 李生祥;韩雪岩;;高速永磁同步电机三维全域温度场数值计算[A];第十二届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2015年

10 张gq星;杨霞;;一种改进的SVPWM永磁同步电机控制系统研究[A];第十二届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2015年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 陈正军;嵊州，，奏响产业升级进行曲[N];绍兴日报;2017年

2 申军平　雷冬梅;永磁同步电机承担主牵引驱动[N];运城日报;2010年

3 张永法;F2TP永磁同步电机掀起节能革命[N];中国纺织报;2007年

4 刘文硕;永磁同步电机助推纺织机节能[N];中国工业报;2007年

5 杨建光;永磁同步电机牵引系统研发取得突破[N];人民铁道;2015年

6 刘文硕;高效永磁同步电机降低设备电力损耗[N];中国纺织报;2007年

7 吴涛;永铜选厂球磨机同步电机励磁装置改造成功[N];中国有色金属报;2005年

8 ;超高速防爆变频调速同步电机研制成功[N];中国技术市场报;2011年

9 本报记者 丁波;“上上下下”更绿色[N];解放日报;2005年

10 记者 李文峰 通讯员 姜尚昆 易臣;全球首套盾构机永磁同步电机交付[N];湖南日报;2016年

相关博士学位论文 前10条

1 万援;脉冲发电机拖动用背绕式绕组高速永磁同步电机研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 曾德鹏;多单元永磁同步电机无机械负荷间接测试方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

3 于吉坤;高速永磁同步电机电磁分析与转子动力学研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

4 胡耀华;电动汽车用内置式永磁同步电机的研究[D];南京航空航天大学;2017年

5 李福;永磁同步电机的改进型离散域电流控制策略研究[D];重庆大学;2018年

6 刘子剑;内嵌式永磁同步电机转子偏心故障诊断方法的研究[D];浙江大学;2018年

7 唐其鹏;永磁同步电机中低速无位置传感器控制技术研究[D];华中科技大学;2018年

8 刘莹;永磁同步电机模型预测控制策略研究[D];华中科技大学;2018年

9 林瑶瑶;永磁同步电机参数辨识方法与伺服控制技术研究[D];大连理工大学;2018年

10 于子淞;基于非线性补偿的永磁同步电机转矩脉动抑制方法研究[D];东北大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 李凯;基于永磁同步电机的手持钻高性能驱动控制系统研究[D];江苏科技大学;2019年

2 吴晓辉;电动汽车永磁同步电机控制系统研究[D];山东理工大学;2019年

3 王剑波;纯电动汽车用永磁同步电机温度场分析及散热优化[D];吉林大学;2019年

4 章曾;永磁同步电机电动助力转向控制系统研究[D];山东理工大学;2019年

5 窦照磊;永磁同步电机宽范围调速电流分配策略研究[D];华中科技大学;2019年

6 柳鹏;永磁同步电机高频注入无传感器控制系统的设计与实现[D];华中科技大学;2019年

7 刘红丹;永磁同步电机的无位置传感器控制[D];华中科技大学;2019年

8 刘涛;永磁同步电机速度环控制策略研究[D];华中科技大学;2019年

9 刘青;永磁同步电机无传感器性能提升实现及死区补偿[D];华中科技大学;2019年

10 黄星迪;永磁同步电机MTPA控制策略工程实现方法研究[D];华中科技大学;2019年

本文编号：2590823