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PWM逆变器驱动的永磁同步电机会在开关频率及其整数倍附近出现集中的谐波电压和谐波电流,这些谐波电压和谐波电流会产生较大的电磁干扰和高频噪声。为了抑制这些集中的谐波电压和谐波电流,本文将周期频率调制引入永磁同步电机系统。目前,周期频率调制在永磁同步电机驱动系统中的应用研究很少。本文主要研究周期频率调制对电机谐波电流、径向电磁力、高频噪声、电磁干扰、电机损耗和逆变器损耗的影响。理论分析了周期频率调制的原理、种类和扩频宽度,通过仿真分析了周期频率调制在不同调制函数和不同扩频宽度时的扩频效果。对周期频率调制的原理、种类和扩频宽度进行了分析,提出了扩频宽度范围的选择方法;通过仿真比较了正弦波、三角波、锯齿波和方波周期频率调制的扩频效果;以正弦波和锯齿波周期频率调制为例,比较了周期频率调制在不同扩频宽度时的扩频效果。研究了周期频率调制策略对永磁同步电机PWM高频谐波电流的抑制规律。对SVPWM的谐波电压进行了分析,建立了永磁同步电机谐波等效电路,通过仿真和实验研究了固定开关频率PWM调制和正弦波、三角波、锯齿波周期频率调制的谐波电流。研究了周期频率调制策略对永磁同步电机高频电磁噪声的抑制规律。对电机的气隙磁场谐波和径向电磁力谐波进行了理论分析,通过仿真和实验研究了固定开关频率PWM调制和正弦波、三角波、锯齿波周期频率调制的电机径向电磁力和高频噪声。研究了周期频率调制策略对永磁同步电机驱动系统电磁干扰的抑制规律。理论分析了PWM电机驱动系统EMI的机理;结合电机侧和逆变器侧的共模EMI模型建立了电机驱动系统的共模EMI模型;通过仿真和实验研究了固定开关频率PWM调制和正弦波、锯齿波周期频率调制的电机驱动系统共模EMI。研究了周期频率调制策略对永磁同步电机系统高频损耗的影响规律。理论分析了电机的定子铁心损耗、转子涡流损耗和绕组铜耗与谐波电流的关系;通过仿真分析了固定开关频率PWM调制和正弦波、锯齿波周期频率调制的电机定子铁心损耗、转子涡流损耗和绕组铜损;理论分析了IGBT损耗和二极管损耗的影响因素;通过仿真分析了固定开关频率PWM调制和正弦波、锯齿波周期频率调制的IGBT损耗和二极管损耗。本文的研究结果表明:周期频率调制可以有效地抑制谐波电压幅值;电机采用SVPWM逆变器驱动时,偶数倍次开关频率处的谐波电压幅值大于奇数倍次开关频率处的谐波电压幅值;正弦波、三角波和锯齿波周期频率调制可以有效地抑制电机的谐波电流幅值;周期频率调制可以有效地降低电机气隙磁密和径向电磁力的高频谐波幅值,从而达到抑制电机高频噪声幅值的目的;周期频率调制可以有效地抑制电机驱动系统的共模EMI;锯齿波周期频率调制对电机驱动系统共模EMI的抑制效果优于正弦波周期频率调制;周期频率调制对电机损耗和逆变器损耗的影响很小,可以忽略。