专栏中心

EEPW首页 > 专栏 > 永磁同步电机主动谐波注入消除转矩脉动仿真教程

永磁同步电机主动谐波注入消除转矩脉动仿真教程

发布人：西莫电机论坛时间：2020-12-30 来源：工程师

加入技术交流群
- 扫码加入
  和技术大咖面对面交流
  海量资料库查询

1 功能背景介绍

永磁同步电动机具有结构紧凑、功率密度高、气隙磁通高以及转矩惯性比高等优点，广泛应用于高精度交流伺服、电动汽车驱动、风力发电等系统。电机输出转矩平滑度是衡量这些系统性能的重要指标，而电机电流中的高次谐波是影响电机输出转矩平滑度的主要因素。抑制转矩脉动有多种方法。针对电机本体设计，主要以改善气隙磁场分布的正弦度为主。针对逆变器开关器件的固有特性和死区时间引起的谐波电流，一般采用无死区开关控制模式、时间补偿法和电流反馈型电压补偿法等方法来抑制。针对控制策略，可以采用主动谐波注入的方法来抑制谐波电流，从而抑制电机电磁转矩脉动。本文通过对一台8极48槽永磁同步电机进行分析，通过主动谐波注入的方法验证谐波注入后对转矩脉动有良好的改善效果。2 永磁同步电机负载转矩和反电势电机模型见下图所示，负载转矩和反电势结果如图所示。

电机模型

负载转矩和反电势结果通过对上述负载转矩及反电势结果进行谐波分析，得到谐波分析结果如下。

可以看出，6均转矩脉动是由于5次和7次谐波存在引起的，12均转矩脉动是由于11次和13次谐波存在引起的。为了注入谐波，此处需要将三相电流进行重新定义，具体定义如下。Ia=Irms*sqrt(2)*sin(2*pi*Ele_freq*time+Gamma)+Irms5*sqrt(2)*sin(2*pi*5*Ele_freq*time+Gamma5)+Irms7*sqrt(2)*sin(2*pi*7*Ele_freq*time+Gamma7)+Irms11*sqrt(2)*sin(2*pi*11*Ele_freq*time+Gamma11)+Irms13*sqrt(2)*sin(2*pi*13*Ele_freq*time+Gamma13)Ib=Irms*sqrt(2)*sin(2*pi*Ele_freq*time-120deg+Gamma)+Irms5*sqrt(2)*sin(2*pi*5*Ele_freq*time+120deg+Gamma5)+Irms7*sqrt(2)*sin(2*pi*7*Ele_freq*time-120deg+Gamma7)+Irms11*sqrt(2)*sin(2*pi*11*Ele_freq*time+120deg+Gamma11)+Irms13*sqrt(2)*sin(2*pi*13*Ele_freq*time-120deg+Gamma13)Ic=Irms*sqrt(2)*sin(2*pi*Ele_freq*time-240deg+Gamma)+Irms5*sqrt(2)*sin(2*pi*5*Ele_freq*time+240deg+Gamma5)+Irms7*sqrt(2)*sin(2*pi*7*Ele_freq*time-240deg+Gamma7)+Irms11*sqrt(2)*sin(2*pi*11*Ele_freq*time+240deg+Gamma11)+Irms13*sqrt(2)*sin(2*pi*13*Ele_freq*time-240deg+Gamma13) 这里需要注意的是，5次和11次为反向磁场，注意相序。各次电流输入的有效值：Irms_N= -emf_N/ emf_1 *Irms1；各次电流输入的相位：Gamma_N= 90deg + emf_phi_N。需要注意，注入谐波后，反过来会影响反电势谐波。注入11次和13次电流(消除12次转矩脉动)后负载转矩结果如图所示。