永磁同步电机振动噪声抑制的主动补偿控制策略研究

发布时间：2017-06-01 12:00

  本文关键词：永磁同步电机振动噪声抑制的主动补偿控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁同步电机的定子上有齿和槽,齿和槽对永磁体磁极有不同的导磁性能。不同的导磁性能使转子旋转在齿和槽的不同位置有着不同的磁力线。转子磁极旋转到定子齿的位置时,铁磁相吸的力增大;旋转到定子槽的位置时,铁磁相吸的力减小。铁磁相吸力的不同使铁心一拉一缩,这样使定子的结构发生变形,出现径向电磁激振力谐波。因此,电机空载时永磁体磁极和齿槽相互作用产生大量的径向电磁激振力谐波,该激振力谐波作用在电机的定子齿表面上导致电机产生明显的振动和噪声。因此,本文提出一种主动补偿控制策略的方法,通过在d轴和q轴上进行电流主动补偿来抑制引起电机振动和噪声的主要力波,进而降低电机的振动噪声。首先,在忽略气隙饱和的前提下采用磁路方法推导了永磁同步电机径向电磁激振力波的解析表达式,分析其空载电磁力波的主要组成分量。同时,采用有限元分析法进行仿真验证,解析法和有限元法结果基本一致。其次,搭建MATLAB/simulink和Simplorer联合仿真的控制系统和电机等效模型。通过电流拟合方法将三相电流拟合函数输入到Ansoft中的实际电机模型中,结合Ansoft电机模型对其径向磁密和径向电磁激振力波进行研究,分析SPWM调制策略下的振动噪声。再次,分析对振动和噪声影响较大的4倍频和6倍频的力波机理。同时,提出4倍频和6倍频力波的主动补偿控制策略。该补偿控制策略是在电机的电枢绕组中注入5次电流谐波和7次电流谐波来抑制4倍频和6倍频力波,降低4倍频和6倍频振动。在变频调速系统下实现该补偿控制策略是在d轴和q轴上主动注入6次电流谐波完成的。最后,通过有限元法计算补偿后的径向电磁激振力和振动加速度,验证该主动补偿控制策略的正确性。
【关键词】：径向电磁力波 主动补偿 SPWM调制 振动噪声 联合仿真
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题背景与研究意义9-10
• 1.2 振动噪声国内外研究现状10-12
• 1.2.1 电机本体降噪研究现状10-11
• 1.2.2 控制策略降噪研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 第2章 永磁同步电机径向电磁力波振动机理13-25
• 2.1 永磁同步电动机气隙磁场分析14-17
• 2.1.1 转子永磁体谐波磁动势15-16
• 2.1.2 永磁同步电动机气隙磁导16-17
• 2.2 永磁同步电动机径向电磁力波解析分析17-20
• 2.3 永磁同步电动机径向电磁力波有限元分析20-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 变频调速系统的电机振动噪声分析25-42
• 3.1 振动噪声控制系统方案设计25-26
• 3.2 联合仿真26-36
• 3.2.1 MATLAB/simulink仿真模型26-31
• 3.2.2 Simplorer电机驱动仿真模型31-36
• 3.3 电流函数曲线拟合36-38
• 3.4 电机有限元计算分析38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 振动噪声抑制的主动补偿控制策略研究42-58
• 4.1 谐波电流与径向力波关系42-45
• 4.2 主动偿控制策略45-51
• 4.2.1 补偿控制策略方案设计45
• 4.2.2 谐波电流数学模型45-47
• 4.2.3 补偿电流幅值和相位47-51
• 4.3 仿真结果和分析51-57
• 4.3.1 径向力仿真结果51-53
• 4.3.2 振动仿真结果53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 结论58-59
• 参考文献59-62
• 在学研究成果62-63
• 致谢63

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