变频调速异步电机的谐波分析.pdfVIP

第 21卷第 3期 湖 南 工 程 学 院 学 报 Vo1．21．No．3 2011年 9月 JournalofHunanInstituteofEngineering Sept．2011 变 频 调 速 异 步 电机 的 谐 波 分 析 刘万太 ，彭 晓。，谢卫才。，李永坚。 (1．湖南工业大学 电气信息工程学院，株洲 412008；2．湖南工程学院 电气信息学院，湘潭 411101) 摘 要：分析了异步电机在变频 电源驱动下的谐波产生基理及对 电机运行性能的影响．建立了变频调 速系统的仿真模型，并对变频器供 电及标准正弦供电时电机 的运行性能进行 了仿真比较．结果显示，异 步电机的电流及转矩在变频器驱动下都 出现 了明显的脉动． 关键词 ：变频电机 ；谐波；仿真模 型 中图分类号 ：TP319 文献标识码 ：A 文章编号：1671一l19X(2O11)O3一OO01一O4 近些年来，变频电机的应用越来越广泛．用于变 动下会产生三相对称 的非正弦电流 ，该 电流按傅立 频调速 的异步电机采用变频器供 电，与 电网供 电不 叶分解如下 ： 同，变频电源的输出电压和电流中含有大量的高次谐 f 一 ∑ Jcos(∞件 ) ． 波 ，这些谐波会对异步电机的运行性能产生较大的影 l 产荨 l’z… 响，所以对变频电机的谐波分析就显得尤为重要． {童 cos[(一警)+] ㈣ 变频调速异步电机气隙磁场的分布受多种因素 的影响，从谐波产生的原因来看 ，可分为空间谐波和 黑 一[(一警)+] 时间谐波．空间谐波是 由电机 的本身结构决定的，电 其 中，L为 次谐波 电流的有效值， 为 次 机定子绕组的分布、定转子开槽、铁心饱和等原因都 谐波电流的初相角． 会导致空间谐波的产生．另外 ，由于电力电子技术 的 谐波电流会在电机中建立基波磁场和一些列谐 迅速发展，电力半导体器件广泛应用于变频器装置 波磁场．例如谐波中的5次谐波分量对于每一相建 中．当采用变频器供 电时，变频器 内的半导体处于重 立一个与基波有同样空间分布的磁势驻波 ，以5倍 复的开关暂态，导致输出并不是理想的正弦波，还含 于基波脉动 ，则 5次谐波电流产生的基波磁势为 ： 有大量的高次谐波，这就是时间谐波的来源．可见，变 r^．1—5一F1—5cos。sin5。 频器的使用使异步电机的谐波分析问题更加复杂． 本文主要针对谐波的产生基理、对电机运行特 jfm-s--F~-scos(a一和n5(一) 性的影响等方面做了分析，并运用 MATLAB进行 了仿真． fo【-s--Fl-scos(a一警)sin5(一警) 其中，F一。为 5次谐波电流产生 的空间基波磁 1 变频调速异步 电机的谐波分析 势最大值，a为坐标原点选在绕组轴线上时，沿定子 变频调速