双三相永磁同步电机空间矢量脉宽调制策略研究

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相对于传统的三相电机,多相电机具有可实现低压大功率、转矩脉动小和可靠性高等突出优点,在供电电压受限但又要求高功率等级和可靠性的场合,如船舶推进系统、核电站水循环系统等,多相电机由于其优越的性能而得到了高度的重视。本文将双Y移30°绕组的双三相永磁同步电动机作为研究对象,详细阐述分析了其数学模型和工作原理,提出了一种相邻四矢量SVPWM算法,减少定子的谐波电流,同时降低电机的振动噪声。本文主要研究内容如下:论文首先通过坐标变换,搭建了在二相旋转坐标系下的双三相永磁同步电动机的数学模型,在此基础上,搭建了基于i d0的矢量控制的系统仿真模型。其次,介绍了SVPWM技术的基本原理,阐述了SVPWM技术的发展及国内外研究现状,提出了一种简化的两矢量SVPWM算法。这种算法简化了计算过程,克服了传统SVPWM算法计算量较大的缺点,从而方便了工程上的实现。此外,在上述两矢量SVPWM算法的基础上,针对传统SVPWM算法中定子电流谐波不可控的缺陷,本文提出一种优化的相邻四矢量SVPWM算法。这种算法保证z1z2子空间合成电压为零,很好地抑制了定子的谐波电流。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了双三相永磁同步电动机变频调速系统模型。通过对相邻四矢量SVPWM算法和传统最大两矢量SVPWM算法调制下的电流波形频谱的对比分析可知,高次电流谐波主要集中在开关频率及其整数倍处,尤其是二倍频处电流谐波幅值最大;相邻四矢量SVPWM算法有效地减少了定子谐波电流,同时有效地降低了开关频率及其整数倍处的电流谐波的幅值,从而有效地降低电机的振动噪声。
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