隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展,航空、航天、汽車等領(lǐng)域?qū)﹄姍C(jī)驅(qū)動器的要求越來越高,要求驅(qū)動器具有更高的開關(guān)頻率、效率和可靠性。與硅（Si）器件相比,以碳化硅（SiC）為材料的新一代功率器件具有更快的開關(guān)速度和更低的開關(guān)損耗等優(yōu)勢,并且在電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色。與此同時,SiC MOSFET也給系統(tǒng)造成不可避免的負(fù)面效應(yīng),主要表現(xiàn)在橋臂串?dāng)_、柵源極電壓振蕩、通過電纜驅(qū)動電機(jī)引起電機(jī)端過電壓以及電磁干擾問題等,嚴(yán)重影響電機(jī)的安全和穩(wěn)定運行,所以分析和研究SiC逆變器供電下電機(jī)系統(tǒng)的負(fù)面效應(yīng)和抑制策略尤為重要。為研究高頻開關(guān)頻率下電機(jī)系統(tǒng)的特性,論文首先建立永磁同步電機(jī)的高頻集總參數(shù)模型和電纜高頻分布參數(shù)模型。按照電機(jī)實際參數(shù)使用有限元電磁場仿真軟件獲取電機(jī)的電阻、高頻電感和寄生電容參數(shù),從而得到電機(jī)的高頻電路模型。在傳輸線原理的基礎(chǔ)上,研究逆變器經(jīng)長線電纜驅(qū)動電機(jī)引起電機(jī)端過電壓的機(jī)理,電機(jī)特性阻抗與電纜特性阻抗不匹配,導(dǎo)致電壓發(fā)生反射現(xiàn)象。分析電壓波形在電纜中的傳播和反射過程,由此得到過電壓的影響因素。仿真對比SiC與Si器件引起的過電壓,開關(guān)時間,開關(guān)頻率和線纜長度因素對過電... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Maxwell2D仿真模型

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-10-電機(jī)繞組的工作損耗增加與電阻的增加。因為電機(jī)繞組是由多根密集的細(xì)導(dǎo)線絞合而成的，所以集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)更加明顯。對于繞組的電感，在高頻情況下，導(dǎo)磁介質(zhì)會隨頻率的增加而改變。圖2-2Maxwell2D仿真模型圖2-3Maxwell3D仿真模型ANSYS的求解器主要可以分為以下6大類：對于磁場部分，分為靜磁嘗渦流嘗瞬態(tài)磁場，對于電場部分分為靜電嘗交變電嘗直流傳導(dǎo)電常其中，渦流場求解器主要分析系統(tǒng)參數(shù)存在高頻影響的集膚效應(yīng)、渦流效應(yīng)、鄰近效應(yīng)的影響的情況。它可以設(shè)置的頻率范圍達(dá)到幾百兆赫茲以上，可以對電機(jī)、變壓器、繞組等系統(tǒng)進(jìn)行分析。用于計算各種損耗、鐵損以及各種頻率下的阻抗、電感與轉(zhuǎn)矩等。靜電場求解器主要分析由直流電壓源、高電壓絕緣體及其它靜態(tài)裝置所引起的靜電場情況下的參數(shù)，對絕緣體、理想導(dǎo)體進(jìn)行分析，用于計算力、電容及儲能等。因此電機(jī)的電阻、電感需要在ANSYS的渦流場求解器進(jìn)行求解計算，寄生電容在靜電場求解器中進(jìn)行計算。使用ANSYS有限元仿真的整體思路如圖2-4所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-62-通過仿真結(jié)果可以看出，采用軟件調(diào)制與RLC濾波器結(jié)合的抑制策略，此方法可以使共模傳導(dǎo)電磁干擾的幅值降低30dB，并且共模電壓與共模電流能較平均的分布在傳導(dǎo)電磁干擾頻率范圍內(nèi)，沒有較高的尖峰，能有效的抑制共模電磁干擾問題，驗證了上述抑制策略的合理性。6080100120140160180200220150k1M10M30Mf（Hz）SVPWM綜合抑制Icm（dBAμ）圖5-18SiC共模電流抑制效果圖5.5實驗平臺及部分實驗結(jié)果采用SiCMOSFET模塊和TMS320F28335DSP搭建了55kW永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)實驗平臺，如圖5-19所示。受條件所限，僅對固定頻率PWM和隨機(jī)開關(guān)頻率調(diào)制策略（RFPWM）進(jìn)行了測試，23kHz固定頻率PWM和23kHz~30kHz隨機(jī)頻率下的相電流頻譜如圖5-20所示。測試結(jié)果表明，RFPWM能夠?qū)⒃肼暦植荚谳^寬的頻帶內(nèi)，有助于抑制系統(tǒng)的電磁干擾。圖5-19基于SiCMOSFET的55kW永磁同步電機(jī)系統(tǒng)實驗平臺

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3138182