五相永磁同步电机非正弦调制下的谐波抑制策略

简介：
本文探讨了在非正弦调制条件下，应用于五相永磁同步电机系统中的有效谐波抑制策略，旨在提升系统的效率和性能。 五相永磁同步电机（PMSM）的非正弦调制区谐波抑制策略是电机控制技术中的一个重要课题。在进行转矩控制时，电机通常是在解耦后的基波空间中操作，这时虽然谐波空间不直接贡献于电磁转矩的产生，但会引起谐波电流的生成。对此问题解决的关键在于设计脉宽调制（PWM）策略时需同时考虑基波空间和谐波空间的特点。 PWM调制策略是电力电子技术的核心内容之一，其目的是将直流电转换为具有不同幅值、频率和相位的交流电以驱动电动机。在多相电机控制系统中，常用的PWM策略为空间矢量脉宽调制（SVPWM）。SVPWM算法可以有效控制电机输出电压，在多相电机中通过选择适当的矢量来实现电压调制的目的。具体到五相永磁同步电机，SVPWM策略能够将所需的电压信号转换为逆变器能生成的脉冲宽度，从而驱动电机。 多相电机系统因为其相对于传统三相电机系统的诸多优点而备受关注，如转矩波动小、输出功率大、容错能力强以及可靠性高等。这些特性使它们特别适用于对低供电电压、高输出功率和强可靠性的要求的应用场景。通常情况下，多相电机由多相电压源逆变器提供电力，而逆变器的输出波形质量直接影响到电机的工作性能。 当考虑五相PMSM时，系统不仅包含基频空间还涉及三次谐波空间。在调制策略设计中必须考虑到这些谐波空间特性，因为它们会影响电机运行效率和电磁性能。传统的四矢量调制技术虽然能在基本电压调节的同时确保谐波子空间的电压为零，但无法有效应用于高调制比下的非正弦区域。 针对这一问题，提出了一种改进算法——基于最近四矢量策略的谐波最小化四矢量方法。此算法是在传统四矢量基础上进行优化，通过构造两个合成基本向量来减少非正弦区内的谐波电压和谐波电流。在该区域内，这两个合成向量幅值不一致。依据目标向量的不同，实时计算出两基向量的大小以最大限度地减小由谐波空间产生的伴随电压。 为了验证算法的有效性，通过仿真和实验的方法来证明所提方法的正确性和实用性。这些仿真实验结果对于理论研究及实际应用都至关重要，它们确保了提出的算法不仅在理论上可行，并且在实践中也是有效的。 五相永磁同步电机的谐波抑制研究是一个涉及多学科的技术领域，包括电机控制原理、电力电子技术和信号处理等。随着对高性能电机控制系统需求的增长，这些领域的深入研究将不断推动电机控制技术的进步和发展。