【摘要】：永磁同步電機(jī)(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有效率高、轉(zhuǎn)矩密度大可靠性高等優(yōu)點(diǎn),是艦船和水下裝備的動(dòng)力核心。永磁同步電機(jī)普遍使用空間矢量脈寬調(diào)制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技術(shù)進(jìn)行變頻調(diào)速控制,其高低頻振動(dòng)噪聲直接影響艦船和水下裝備的隱蔽性。為有效降低水下推進(jìn)永磁同步電機(jī)的高低頻振動(dòng)噪聲,本文提出并研究了新型斜率隨機(jī)非對(duì)稱(chēng)載波減振控制方法,具體內(nèi)容如下:首先,基于非對(duì)稱(chēng)載波與調(diào)制波比較產(chǎn)生PWM脈沖序列的數(shù)學(xué)關(guān)系,解析推導(dǎo)了永磁同步電機(jī)非對(duì)稱(chēng)載波脈寬調(diào)制控制方式下相電流與線電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析。研究結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)三角載波脈寬調(diào)制(SVPWM)控制方法,非對(duì)稱(chēng)載波脈寬調(diào)制(asymmetric carrier pulse width modulation,ACPWM)控制方法能夠大幅減小相電流低頻諧波,有助于抑制低頻振動(dòng)。其次,針對(duì)ACPWM控制方式下電機(jī)相電流存在較大高頻諧波峰值的問(wèn)題,提出了新型斜率隨機(jī)非對(duì)稱(chēng)載波脈寬調(diào)制(random asymmetric carrier,RAC)控制方法,即非對(duì)稱(chēng)載波斜率隨機(jī)變化,載波幅值和周期保持不變。研究結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)隨機(jī)開(kāi)關(guān)頻率(random switching frequency,RSF)控制,RAC控制方法對(duì)電機(jī)開(kāi)關(guān)頻率及其倍數(shù)處的高頻諧波峰值的抑制作用更加明顯,有助于抑制高頻振動(dòng)。再次,使用Matlab/Simulink及ANSYS軟件構(gòu)建永磁同步電機(jī)協(xié)同仿真模型,并分別對(duì)SVPWM、ACPWM、RSF、RAC四種控制方法進(jìn)行了仿真分析。研究結(jié)果表明,RAC控制方法能夠同時(shí)降低相電流高頻和低頻諧波峰值,有助于同時(shí)抑制推進(jìn)電機(jī)的高低頻振動(dòng)。最后,構(gòu)建了電機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)架,實(shí)現(xiàn)了本文所提出的ACPWM及RAC控制方法,給出了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并與理論分析和仿真結(jié)果進(jìn)行了比較,研究結(jié)果表明RAC控制方法能夠有效降低永磁同步電機(jī)的高低頻振動(dòng)。
【圖文】：

第 2 章 非對(duì)稱(chēng)載波相電流諧波特性解析分析基于空間矢量脈寬調(diào)制控制的永磁同步電機(jī)相電流中包含大量與開(kāi)關(guān)頻率相關(guān)的高頻電流諧波及豐富的低頻電流諧波分量，而相電流諧波會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的徑向電磁力從而使電機(jī)振動(dòng)加劇[55]。本章對(duì)電機(jī)相電流解析表達(dá)式進(jìn)行推導(dǎo)，通過(guò)對(duì)非對(duì)稱(chēng)載波與三角載波相電流諧波特性的分析比較，解析驗(yàn)證非對(duì)稱(chēng)載波對(duì)電機(jī)相電流低頻諧波的抑制作用及高頻諧波的規(guī)律分布。2.1 非對(duì)稱(chēng)載波相電流解析推導(dǎo)如圖 2-1 為永磁同步電機(jī)非對(duì)稱(chēng)載波矢量控制系統(tǒng)，用非對(duì)稱(chēng)載波代替?zhèn)鹘y(tǒng)矢量控制中的三角載波對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。圖 2-1 中 a、b、c 分別為電機(jī)三相與三相逆變橋橋臂連接點(diǎn)，Udc為母線電壓，n 為電源負(fù)極電位點(diǎn)。

(b) 比較生成 PWM圖 2-2 非對(duì)稱(chēng)載波形成 PWM 過(guò)程Fig.2-2 The process of asymmetric carrier PWM上圖 2-2（a）中，假設(shè)在第 m 個(gè)非對(duì)稱(chēng)載波周期內(nèi)調(diào)制波ar (t )的值恒定 m (T )，即線段 ED 平行于橫坐標(biāo)軸，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）可推導(dǎo)出如下關(guān)系： m m m 1 d（2-2已知在永磁同步電機(jī)矢量控制中，其調(diào)制波為馬鞍波，并且數(shù)學(xué)表達(dá)式為a1 12 1( ) sin(2 ) sin(6 )36t tr t MT T （2-3
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM341;TB535

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本文編號(hào)：2590823