基于模型预测电流控制的永磁同步电机电磁干扰抑制

共模电压及电流高次谐波是逆变-电机系统主要电磁干扰源,是飞机机电作动系统设计需要解决的核心问题之一。提出一种低共模电压模型预测控制方法。分析了逆变-电机系统共模干扰产生机理,利用参考电流求解最优电压矢量以减小电流谐波含量。为了削弱共模电压,提出了采用零电压矢量的替代策略,通过对非零基础电压进行合成产生最优电压矢量施加给电机。实验结果表明,该低共模电压永磁同步电机模型预测电流控制可以有效降低共模电压及电机谐波电流含量,进而有效抑制逆变-电机系统电磁干扰。     

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。     

低共模干扰的双三相永磁同步电机SVPWM控制

提出一种空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法以降低双三相永磁同步电机系统的共模干扰。首先分析了电机驱动系统中共模电压产生的原因,然后利用双三相永磁同步电机电压矢量冗余的特点,在每一扇区内选择低共模电压幅值和变化频率的电压矢量组合,从而降低系统的共模干扰。理论分析和实验结果表明,采用该双三相永磁同步电机低共模干扰SVPWM控制方法,共模电压的幅值降低为直流母线电压的1/6,一个周期内共模电压的变化次数降低为2次,从而降低了系统的共模电流,并且当电机运行于中高速情况下,定子电流谐波并没有明显的增加。     

SPWM逆变器共模电压研究

SPWM逆变器在工作时产生共模电压,会诱发电机轴电压、引起轴电流,可能损坏电机轴承。文章结合高速永磁同步电机调制波频率较大的特点,对共模电压的频谱及影响因素进行了理论推导和仿真分析。结果表明:死区时间对共模电压幅值和谐波含量影响较大;死区时间一定,载波频率增大,共模电压幅值增大、谐波含量减小;管压降和上升沿、下降沿对其影响可忽略不计。上述结论对进一步深入研究永磁同步电机轴电流具有重要参考价值。     

PWM驱动系统中感应电动机共模模型的研究

PWM逆变器在应用中会产生共模电压.共模电压在IGBT的高速开关期间产生高频充放电电流.这个电流通过电机内部的寄生电容产生流入地线的漏电流.漏电流过大将对电源产生电磁干扰;感应的轴电压过高还会使电机轴承过早毁坏,从而影响系统运行的可靠性.为研究共模电压的危害及方便分析相应的抑制策略的效果,建立了高频感应电机的共模模型,仿真和实验结果证明了模型的正确性和实用性.     

基于共模耦合效应的电机绕组过电压研究

高du/dt的PWM电压将会在电机内部产生共模耦合效应,并在电机内部的共模耦合回路形成共模耦合电流,共模耦合电流流过电机绕组时,将引起电机绕组电压的畸变,并产生电压过冲。与电机端子的过电压一样,影响电机绕组的绝缘。该文从电机内部共模耦合效应的角度分析和计算了电机绕组的过电压,建立高频情况下电机内部的共模等效电路集总参数模型,给出共模耦合电流和电机绕组电压的计算方法,分析了共模耦合电流对电机绕组电压的影响,并通过仿真和实验进行了验证。     

逆变器驱动电机系统中的耦合电流

针对由于逆变器驱动电机系统中的PWM电压具有高频和高dv／dt的特性,在电机内部产生共模耦合效应,并产生共模耦合电流流过电机内部的寄生电容这一特点,通过建立的分布参数电路模型和等效的集总参数电路模型,研究了电机内部高频情况下的共模耦合效应,分析了共模耦合电流的基本特性,给出了共模耦合电流的计算方法,对三相系统中的耦合电流进行了试验研究,并讨论了耦合电流对系统性能的影响。结果表明,耦合电流伴随电压的跳变而产生。呈双频振荡,引起电压和电流的畸变,并将引起电机绕组的过电压。     

PWM脉冲作用下电机轴电流产生机理分析

在分析电机内部分布参数的基础上，建立脉宽调制（PWM）逆变器驱动系统共模回路的等效电路，由此得到以共模电压形式存在的轴电压的计算公式。为研究轴承电流产生机理及存在形式，建立模拟轴承内部接触和轴承油层击穿的轴承模型。通过仿真分析轴承电流与脉冲电压上升时间、电机内部分布电容之间的关系。最后给出抑制电机轴电压与轴承电流的方法，并通过对比分析验证其有效性。     

逆变器驱动电机系统中不同接地情况下的共模耦合电流路径

分析了逆变器驱动电机系统中的共模电压、高频情况下电机内部的共模耦合通道以及共模电压在这些通道中产生的共模电流。详细分析了系统在不同接地情况下的共模电流的流向及其防护。电机双端轴承绝缘并且电机轴碳刷接地,可构成对轴承电流的最佳防护。     

PWM脉冲作用下电机轴电流产生机理分析

在分析电机内部分布参数的基础上，建立脉宽调制(PWM)逆变器驱动系统共模回路的等效电路，由此得到以共模电压形式存在的轴电压的计算公式。为研究轴承电流产生机理及存在形式，建立模拟轴承内部接触和轴承油层击穿的轴承模型。通过仿真分析轴承电流与脉冲电压上升时间、电机内部分布电容之间的关系。最后给出抑制电机轴电压与轴承电流的方法，并通过对比分析验证其有效性。     

逆变器输出端共模与差模电压dv/dt滤波器设计

逆变器产生的高频共模电压导致了其在变频调速应用中的一系列负面效应。通过对逆变器驱动电机系统产生的共模及差模电压分析,提出了一种改进型的逆变器无源滤波器,并给出了具体的参数选取原则与设计方法。采用提出的滤波器可以降低差模和共模干扰,同时电机对地漏电流也相应减小。通过理论分析和仿真结果证明了这种滤波器的有效性。     

逆变器驱动电机系统中不同接地情况下的共模耦合电流路径

分析了逆变器驱动电机系统中的共模电压、高频情况下电机内部的共模耦合通道以及共模电压在这些通道中产生的共模电流。详细分析了系统在不同接地情况下的共模电流的流向及其防护。电机双端轴承绝缘并且电机轴碳刷接地，可构成对轴承电流的最佳防护。     

PWM逆变器输出有源滤波技术及其发展

由三相PWM逆变器产生的共模和差模电压可以在电机驱动中产生足够大的共模和差模电流，文章首先指出系统在高频工作时逆变器输出的电压中的共模和差模谐波分对电机产生的危害，然后分析了PWM逆变器输出有源滤波器原理；对减小或消除这些危害所采取的不同方案进行了评估，从而得出减小或消除这些危害的最佳方案。     

改进式SHEPWM对三电平变频器系统的共模电压和轴电压的抑制作用

降低三电平中点钳位式变频器驱动电机的共模电压和轴电压,减小轴电流,对预防定子绕组绝缘击穿和延长轴承寿命以及减小电磁干扰等具有重要意义。使用改进型特定谐波消除脉宽调制技术,选择消除变频器输出共模电压中的低频分量,再使用共模滤波器滤除剩余的高频分量,在电机端得到了较低的共模电压和轴电压。并对有、无共模滤波器以及在工频电网供电下的共模实验数据进行了对比分析,结果证实该方法简单高效。     

变频传动系统感应电机的共模阻抗模型

在变频传动系统中,脉冲宽度调制技术带来了严重的共模干扰问题,因此在进行变频传动系统设计时,有必要对系统的共模干扰进行预测和分析。为此,提出了两种用以分析变频传动系统共模干扰的感应电机共模阻抗模型,并研究了模型参数的提取方法。在分析电机内部结构的基础上,建立了基于阻抗测量的电机共模模型,通过阻抗分析仪提取了相关参数。针对只关注电机共模外特性的场合,提出了基于共模电压和电流测量的电机共模模型,考虑到频率失真和频率泄露,使用共模电压和共模电流的包络线计算模型参数。模型仿真结果与测试结果相符,验证了模型及建模方法的有效性。     

基于多电平随机脉宽调制技术的共模电压和谐波抑制方法

在PWM电机驱动系统中,多电平逆变技术可以降低系统中的共模电压和谐波含量,但是由于开关频率是固定的,在开关频率处的谐波仍很大。随机开关频率空间矢量调制技术可以通过对零矢量的控制,实现对共模电压的抑制,并且开关频率的随机化,使得开关频率处的幅值较大的谐波分散为一定带宽的幅值较小的谐波,降低了谐波的幅值。给出了混合型七电平逆变器的拓扑结构及控制方法,将高压单元的低频输出和低压单元的高频输出进行叠加,实现七电平的电压输出。分析了不同的开关状态对共模电压的影响,提出了用于共模电压抑制的矢量选择方法和用于降低谐波的开关频率随机化方法,仿真和实验结果显示,多电平逆变技术和随机脉宽调制技术的结合使用,大大降低了系统的共模电压和开关频率处的谐波分量。     

逆变器驱动感应电机系统中的电机轴承电流

逆变器输出的高频PWM电压作用在电机绕组上,在电机内部产生共模耦合效应,形成共模耦合电流,其中流过电机轴承的共模耦合电流会造成电机轴承的损坏。分析了电机内部的共模耦合效应和轴承电流产生的机理,讨论不同情况下轴承电流表现的不同特性以及轴承电流的测量方法,为轴承电流的深入研究打下基础。     

准谐振控制器在抑制永磁同步电动机共模电压上的应用

由PWM变流器产生的高频共模电压会在电动机转轴上感应出高幅值轴电压,并形成轴承电流,缩短电动机使用寿命。本文以常用的电压源型SPWM变流器为例,从共模电压的产生机理出发,根据共模电压是由一系列特定频率的谐波组成这一特性,提出了一种基于准揩振控制器的共模电压的抑制方法。根据理想的谐振控制器在谐振频率处增益无穷大,可以使与谐振频率具有相同频率的正弦信号实现零稳态误差控制的特点,在传统的PI控制的基础上并联谐振控制器,对共模电压中高幅值部分进行重点补偿,可以抑制输出共模电压。通过Matlab仿真和实验结果证明了该方法的有效性。     

共直流母线开绕组永磁同步电机系统零序电流抑制策略

由于变流器调制产生的共模电压和永磁电机反电动势三次谐波的存在,开绕组永磁同步电机两端共直流母线情况下会在电机绕组产生零序电流,影响了电机运行效率和稳定性。由此提出了共直流母线开绕组永磁同步电机系统零序电流抑制策略,通过建立开绕组永磁同步电机数学模型,分析了零序回路的工作特性,并通过对零序电流的闭环调节控制变流器产生共模电压以抵消反电动势三次谐波分量,达到抑制零序电流的目的;同时深入分析和对比了所提零序电流抑制策略和传统共模电压抑制策略的调制能力和最大调制度;最后,通过构建开绕组永磁同步电机实验机组,对所提零序电流抑制策略的可行性和有效性进行了实验验证。     

对三电平变频器驱动电机的共模电压抑制的研究

降低和消除共模电压及共模干扰,在高压大功率电力电子变换器中具有重要意义。本文以一个三电平NPC变频器驱动的交流电机系统为研究对象,使用消除三次谐波式的特定谐波消除脉宽调制即SHEPWM(Selected Harmonics Elimination PWM)技术,从源头上消除变频器输出共模电压中的低频分量。而对所剩的高频部分共模谐波,使用共模滤波器进行滤除。定性和定量分析了差模滤波器参数不对称对共模电压的影响。实验证实了本文方案实用高效。