多相电机中谐波电流与谐波磁势间的关系

为了分析定子绕组流过非正弦电流时，多相异步电机的运行性能，必须了解谐波电流与谐波磁势的关系。对异步电机中的非正弦的谐波电流进行了傅里叶分解，将其分解为基波电流和一系列的谐波电流，然后分别计算各次谐波电流的产生的不同的谐波磁势。通过对五相、十五相异步电机在非正弦供电情况下谐波电流与谐波磁势的定量关系的分析，归纳出谐波电流与谐波磁势的一般关系式，以及各次谐波磁势之间的比例关系。     

非正弦供电十五相感应电机气隙磁势分析

根据非正弦供电十五相感应电机不同次谐波电流可以产生同速气隙磁势的特点,说明利用3次谐波磁势降低基波磁势幅值以改善电机性能指标的理论根据,并确定叠加磁势峰值达到最小时的3次谐波激磁电流表达式。对感应电机中的非正弦电流进行傅里叶分解,通过计算各次谐波电流产生的不同次谐波磁势,揭示了谐波电流产生同次谐波磁势时、其转速为同步速之规律。以叠加磁势数学表达式为基础,通过求导计算叠加磁势峰值,再由优化方法中的直接法确定出叠加磁势最小峰值以及相应3次谐波激磁电流有效值和相位角。分析了磁势峰值降低后电机性能指标改善及功率密度提高的原因,为十五相感应电机优化提供了理论基础。     

一种实用的谐波分频检测方法

针对基于瞬时功率理论的ip-iq算法无法单独提取各次谐波分量等情况,提出了一种改进的ip-iq谐波分频检测方法。利用改进的ip-iq法能直接对a-b-c三相坐标系下的单相电流进行分解,获得单相电流的有功电流和无功电流,通过低通滤波器后获得基波或者各次谐波的有功电流分量和无功电流分量,再直接转换为a-b-c三相坐标系下的基波电流和各次谐波电流,省去了三相至两相坐标变换及其逆变换,因此计算量更少。仿真分析结果表明该法能较好的实时检测三相电网基波和各次谐波分量。     

基于三次谐波电流注入的六相感应电动机仿真分析

为了提高功率密度和转矩密度,需要在六相感应电动机中注入三次谐波电流,这势必导致控制系统的复杂化。为了分析定子绕组流过非正弦电流时,六相感应电动机的运行性能,必须了解谐波电流与谐波磁势的关系。运用了傅里叶分析和绕组函数的方法,推导了六相感应电动机的磁动势,同时给出了考虑三次谐波电流时的数学模型,通过比较在绕组中注入和不注入三次谐波电流的仿真波形,得到了六相感应电动机加入三次谐波电流能够提高转矩密度的结论,所建立的仿真驱动系统,具有较高的有效性和可行性,且便于快速修改控制结构和相关参数。     

基于双同步旋转坐标系的五相永磁同步电动机三次谐波电流抑制方法

针对五相电压源逆变器的死区效应及五相永磁同步电动机转子磁场非正弦造成的3次谐波电流,提出了一种基于双同步旋转坐标系的抑制算法.研究了五相电压源逆变器死区效应的作用机理,将死区时间造成的误差电压脉冲序列等效为低频谐波电压.运用扩展对称分量法,得到了五相永磁同步电动机的解耦数学模型.死区效应形成的3次谐波电压以及转子3次谐波磁势作用在阻抗较小的3次谐波子空间会引起很大的3次谐波电流,在3次谐波同步旋转坐标系下增加一对谐波电流控制器以抑制3次谐波电流.在FPGA中实现了所提出的双同步坐标系控制算法,实验结果表明,所提算法可以有效地抑制五相电压源逆变器死区效应以及转子磁势非正弦引起的3次谐波电流.     

一种基于正交三角级数神经网络的谐波检测方法

根据电力系统中非正弦周期电流的分解形式,提出了一种基于正交三角级数神经网络的谐波检测方法.方法能同时检测出非正弦周期电流中的基波分量与各次谐波分量的幅值和相位以及有功电流和无功电流.通过仿真实例验证,该方法能够把整数次谐波进行有效分离,用相对较少的数据量达到了较高的检测精度.     

低谐波绕组的对比及其谐波分析

三相绕组磁场中高次谐波的强弱直接影响到异步电机的性能,星.三角串接三相正弦绕组和不等匝三相正弦绕组都能有效减少谐波磁势分量。用基于电机磁场分布的谐波磁场分析新方法,对比了两种绕组的谐波磁场对电机性能的影响。证明了该分析方法对几何结构和计算模型的通用性,适用于低谐波含量绕组的谐波分析。     

绕线式转子绕组的谐波分析

绕线式异步电机转子相电势是由其线圈电势矢量叠加得到,其电流在空间产生的磁势除基波外还含有一系列的高次谐波,当高次谐波幅值较大时,对电机的起动和运行性能有较大的影响,本文采用槽矢量法对每相均具有两种匝数的转子绕组建立了等效电路,推导出参数的计算公式,通过分析和编程,得到各次谐波的m相正、反转合成磁势相对于基波的比值,为电机设计和绕组选择提供评估参考,最后给出了一组仿真结果.     

计及谐波的J-A磁滞模型修正

J-A磁滞理论被广泛应用于电磁式电流互感器的磁特性建模,但是在谐波条件下该模型存在较大的误差。针对这一问题,文中对各次谐波分别修正经典J-A模型参数,利用遗传退火算法进行参数辨识,然后将各次谐波的磁特性进行线性叠加,实现非正弦激励下电流互感器的磁特性建模。采用该修正方法的前提是计量用电流互感器的非线性误差符合规定的0.2S级,因此对各次谐波磁滞回线的仿真分析与误差修正均近似适用于线性叠加原理。以采用纳米晶材料的0.2S级电流互感器为例,对角差与比差进行仿真分析与实验验证,结果表明经过参数修正的J-A模型改善了谐波条件下的测量准确度,多次谐波磁特性的近似线性叠加方法对测量准确度的影响可以忽略不计,从而确认计及谐波的J-A磁滞模型修正合理有效。     

考虑磁势高次谐波影响的单相异步电动机运行特性直接计算法

本文介绍考虑磁势高次谐波影响的单相异步电动机运行特性直接汁算法。作者以三绕组单相异步电动机为例,根据一般电工原理导出考虑磁势高次谐波影响的单相异步电动机等值电路图,代入不同的谐波次数求解等值电路图,即可求出基波和各次谐波的正序电流和逆序电流,从而得到基波和各次谐波的正序转矩、逆序转矩和合成转矩。由此得到的转矩已考虑到其它二支路的影响。此法考虑了高次谐波磁势产生的谐波转矩,计算精度高。     

非正弦供电十五相感应电机谐波电压确定

通过确定非正弦供电十五相感应电机的3次谐波注入电压,为电机PWM调制提供理论依据。把注入3次谐波电压的十五相感应电机气隙磁动势峰值下降幅度最大作为电机理想运行准则,得到基波磁动势与3次谐波磁动势之间空间位置关系与磁动势幅值间数值关系。以十五相感应电机基波等值电路与3次谐波等值电路为基础并从相应的激磁电流出发,计算基波电压与3次谐波电压有效值,求出3次谐波负幅值点与基波正幅值点间相位差,并通过电机空载实验对计算方法的准确性进行了验证。在额定基波电压下,计算了对应于不同给定转差率的基波激磁电流与3次谐波激磁电流,进而得到3次谐波电压有效值及磁动势波形间相位差,最终通过线性插值来获得任意转差率下的3次谐波电压。     

用于抑制多相异步电动机定子谐波电流的电抗滤波器

电压型逆变器驱动多相异步电动机运行时,虽然降低了转矩脉动和转子谐波损耗,却在定子绕组出现了明显的低次谐波电流.在总结现有的方法基础上,提出一种新型的电抗滤波方法.电抗器采用和多相交流电机定子类似的电磁结构,适当调整绕组的分布,使在多相电机中不产生旋转磁场的谐波电流在滤波电抗器中产生旋转磁场.这些谐波电流在多相异步电动机中仅遇到漏电抗,在滤波电抗器中却遇到高值的耦合电抗,因而有选择地对定子中的显著谐波电流进行滤波.以六相移30°的绕组结构为例,对包括滤波器的多相异步电动机建立了数学模型并进行了仿真分析,仿真结果验证了电抗器的有效性.     

谐波影响下的三相感应电机效率研究

从输入电源谐波的影响角度分析,通过ANSYS软件对具有不同气隙宽度、相同输出容量的三相感应电机进行仿真,从而得出不同谐波种类下及谐波含量下的三相感应电机的转矩特性曲线和功率特性曲线。经过多元线性回归得出三相感应电机效率与气隙宽度、谐波种类、谐波含量和转矩变化之间的关系公式,适用于普遍的三相感应电机效率计算。     

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。     

磁动势法五相永磁力矩电机转矩分析

五相永磁力矩电机由于极数与槽数相近,含有丰富的磁动势谐波,磁动势谐波会影响电机的转矩性能。为此,采用磁动势法分析电机的电磁转矩,通过磁能和虚位移原理推导出了电机电磁转矩的解析表达式,揭示了具有相同空间次数的定子和转子磁动势谐波相互作用才能产生电磁转矩的规律。通过对五相永磁力矩电机的定、转子磁动势谐波与电磁转矩关系的分析,指出与与主波转速一致的定子和转子磁动势谐波相互作用能提高五相永磁力矩电机的平均电磁转矩。利用Ansoft有限元软件仿真分析了电机在正弦波、梯形波和方波供电下的定子磁动势、转子磁动势以及转矩性能。结果表明,非正弦供电能够增加电机的电磁转矩,但也带来了转矩脉动,验证了磁动势法分析五相永磁力矩电机转矩的有效性和正确性。     

低谐波双三相永磁同步电机及其容错控制

研究了一种分数槽集中绕组低谐波永磁同步电机,介绍了该电机特殊的绕组结构,分析了电机在正常运行时降低磁动势谐波的原理,并提出了电机在开路故障时相应的容错控制策略,即以输出平滑转矩和仍具有降低磁动势谐波效应为约束进行容错控制。最后,通过仿真和实验验证了所提出的容错控制策略的有效性。     

永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制

以一组正负序谐波电流对为研究对象,构建了多同步旋转坐标系下永磁同步电机的谐波电压模型,该模型揭示了正负序谐波电压与谐波电流之间的耦合关系。通过在传统矢量控制系统上增加参考谐波电流计算模块与前馈谐波电压计算模块,构建一种谐波电流注入控制系统,该系统中电流比例积分(PI)控制器只需完成基波电流对应直流量的跟踪,谐波电流的跟踪性能则由前馈的谐波电压保证。选取两种永磁同步电机作为谐波电流注入的试验对象,对比具有前馈谐波电压的系统与仅包含电流PI控制器的系统的谐波电流响应结果,台架试验结果表明前馈谐波电压能够有效地改善高频谐波电流注入的效果,另外从时域及频域分别对电机输出的转矩脉动信号进行对比和分析,结果表明:利用前馈谐波电压能更准确地完成谐波电流的注入,进而实现永磁同步电机转矩脉动的有效抑制。