大功率永磁同步电机运行谐波分析与抑制方法研究-电气工程专业论文.docx

摘 要 由于气隙磁场的畸变和逆变器的非线性特性使永磁同步电机电流中含有大量 高次谐波，电流波形发生畸变，导致电机电磁转矩脉动，限制了永磁同步电动机 在宽范围调速、高精度的位置、速度控制场合的应用。分析以及抑制永磁同步 电机运行谐波，减小永磁同步电机输出电磁转矩脉动已经成为国内外研究的重 点。 针对这一问题，本文在经过详细的分析以及系统理论推导后，提出了一种 以注入谐波电压的方式来抑制永磁同步电机运行谐波的控制方式。首先在分析 永磁同步电机的基本工作原理，建立永磁同步电机的数学模型的基础上；详细 分析了永磁同步电机产生运行谐波的原因，推导得出了永磁同步电机谐波数学模 型，并提出了一种新颖的谐波抑制算法。该算法在谐波 dq 轴系下实现实时提取电 机相电流中谐波分量，通过加入谐波电流环的方式，实现对谐波电流的闭环控制， 得到精确的谐波电压分量，并将得到的谐波电压分量注入到永磁同步电机调速系 统中的三相控制电压中，抵消电机运行时电机电流中的谐波分量，实现对谐波电 流分量的抑制，改善了电机电流波形，抑制了电机电磁转矩脉动。 以该谐波抑制算法为基础，在 MATLAB/Simulink 下搭建仿真模型进行对比仿 真验证，并提出了基于数字信号处理器(DSP-TMS320F2812)的永磁同步电机驱动 系统设计方案；完成了驱动系统控制器的硬软件设计和系统调试。通过加入谐波 抑制环节与未加入谐波抑制环节调速系统的比较仿真及实验，验证了该算法对抑 制大功率永磁同步电机运行谐波和减小永磁同步电机输出电磁转矩脉动的有效 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。 本文所做的研究工作，为进一步提高永磁同步电动机调速性能奠定了理论基 础，扩展了永磁同步电动机的应用范围。 关键词：谐波电流；谐波抑制；转矩脉动；永磁同步电动机 ABSTRACT Due to the distortion of air-gap magnetic field and the nonlinear characteristics of inverter, the current of PMSM may contain a large number of high-order harmonic currents, resulting the current waveform distortion and motor electromagnetic torque ripple. Torque ripple has made the PMSM less suitable for adjustable-speed drive in a wide range and high performance position and speed applications. Analysis and suppression PMSM running harmonic, reducing the PMSM outputs harmonic electromagnetic torque has become the focus of present domestic and international research. In order to solve this problem, after detailed analysis and the derivation of systems theory, in this paper, a novel harmonic suppression was proposed.Based on analyzing the basic working principle of PMSM and establishment of PMSM mathematical model, this paper had analyzed detailly the generation which caused the PMSM running harmonic and deduced a mathematical harmonic model of PMSM. A novel harmonic suppression algorithm, in this paper, was proposed.Harmonic component in the motor phase current was extracted in real-time under harmonic dq synchronous rotating coordinate shaft.The closed-loop control of harmonic current was achie