大功率永磁同步电机运行谐波分析与抑制方法研究

Analysis and Study of Harmonic Suppression of High-power Permanent Magnet Synchronous Motor
A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering
By
Zhen Shuai
Supervised by Liao Yong
Specialty: Electrical Engineering
College of Electrical Engineering of Chongqing University,
Chongqing , China
May, 2011
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 achieved by adding harmonic current loop.Harmonic voltage was obtained accuratly,and injected it into the three-phase control voltage of the speed control system PMSM. Motor current harmonics in the motor components were offseted. The motor current waveform was improved and the motor harmonic current and electromagnetic torque ripple was suppressed effectively.
Under MATLAB/Simulink, this paper established simulation model structures on the base of the harmonic suppression algorithm and had some comparison of the results of simulation.And it proposed the design of the PMSM drive system which based on digital signal processor (DSP- TMS320F2812), completed the drive system controller hardware and software design and system debugging. By adding the harmonic harmonic part or not, the comparison of the results of simulation and experiment showed that the algorithm was effective to suppress harmonics and reduce the output torque ripple of the high-power PMSM system. This algorithm is more flexible and adaptable, without involving any additional hardware and off-line experimental measurement.
The work of this paper laid the theoretical foundation for further improving the
performance of PMSM, expanding the scope of application of permanent magnet synchronous motor.
KEY WORDS：harmonic current；harmonic suppression；torque ripple；permanent magnet synchronous motor
目录
中文摘要 (I)
英文摘要 (II)
1 绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2永磁同步电动机的特点和应用 (1)
1.2.1 永磁同步电动机及其优势 (1)
1.2.2 电力电子器件的发展 (3)
1.2.3 电压空间矢量脉宽调制技术 (3)
1.3永磁同步电动机的运行谐波 (4)
1.3.1永磁同步电动机的转矩脉动产生原因与分类 (4)
1.3.2国内外永磁同步电动机谐波抑制的研究现状 (5)
1.3.3永磁同步电动机运行时谐波电流对电机运行的危害 (6)
1.4本文的主要内容 (7)
2 永磁同步电机基本原理及其控制方式 (8)
2.1 三相永磁同步电机的基本结构及运行原理 (8)
2.2 永磁同步电机的数学模型 (9)
2.2.1 三相永磁同步电机的实际轴系模型 (9)
2.2.2 静止三相轴系(ABC)到静止两相轴系(α-β)的相变换 (11)
2.2.3 静止两相轴系(α - β)到旋转两相轴系(d - q)的整流子变换[33] (13)
2.3 转子磁场定向的矢量控制 (16)
2.4 永磁同步电机调速控制系统模型 (16)
2.5 本章小结 (18)
3 永磁同步电动机运行谐波分析及谐波模型 (19)
3.1 产生永磁同步电动机运行谐波的原因分析 (19)
3.1.1 逆变器非线性特性产生的谐波原因分析 (19)
3.1.2 电机本体气隙磁场畸变产生的谐波原因分析 (26)
3.2 永磁同步电机谐波数学模型的建立 (27)
3.3 永磁同步电动机运行谐波与转矩脉动的关系 (32)
3.4 本章小结 (34)
4 永磁同步电动机谐波抑制策略与系统仿真验证 (35)
4.1 永磁同步电动机谐波抑制控制策略 (35)
4.1.1 谐波电流的提取 (35)
4.1.2 计算谐波电压环节 (36)
4.1.3 谐波电压环节dq/ABC变换 (37)
4.1.2 谐波电压注入环节 (37)
4.2 永磁同步电动机谐波抑制控制算法的仿真模型 (38)
4.2.1 仿真模型的建立 (40)
4.2.2 SVPWM模块 (40)
4.2.3 Dead time模块的设计 (41)
4.2.4 ABC/dq坐标变换模块设计 (43)
4.2.5 谐波电流控制模块设计 (44)
4.3 仿真结果对比分析 (44)
4.4 本章小结 (52)
5 永磁同步电动机驱动系统的设计及实验结果 (53)
5.1 永磁同步电动机驱动系统的设计 (53)
5.1.1 永磁同步电动机驱动系统硬件系统设计 (54)
5.1.2 永磁同步电动机驱动系统软件系统设计 (57)
5.2 永磁同步电动机驱动系统实验平台 (61)
5.3 实验结果及对比分析 (62)
5.4 本章小结 (63)
6 结论 (65)
致谢 (66)
参考文献 (67)
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文 (70)
1 绪论
1.1引言
科学技术的飞速发展使得人类在计算机技术，微电子，电力电子技术以及电机制造等诸多领域取得了巨大进步，同时也直接促进了电机调速控制技术的快速发展和广泛应用。

在各种数控设备、交通运输、工业机器人、电动工具和家用电器等诸多领域得到了日益广泛的应用。

过去的调速系统中，在对调速性能要求不高的场合，譬如风机、水泵等的驱动系统中，采用异步电动机为主要执行机构。

而在对调速性能要求较高的场合中，直流电动机因启动转矩大，调速方便，效率高，动态性能好等特点，成为当时的最佳的选择。

但在这两类调速系统中，两种电机自身缺陷，在设备保养、维护和经济成本等方面带来了负面影响。

同步电动机因为起动困难、重载时容易发生震荡和失步等现象，一般很少采用。

20世纪80年代以来，随着高性能永磁材料，现代电机设计及控制技术、现代电力电子技术以及计算机技术等支撑技术的快速发展，交流电动机控制技术得以极大的发展，使得先前困扰着交流电动机的控制复杂、调速性能差等问题得到了解决。

在交流电机中，交流永磁同步电动机具有结构简单、效率高、功率密度高、控制简单等诸多优点，因此交流永磁同步电动机以其独特的优势成为交流驱动系统发展的必然趋势[1] 。

作为一种近些年来发展较为迅速的一种新型电机，永磁电机在其电机结构上与传统电励磁同步电机类似，只是去掉了转子上直流励磁绕组，并以在转子上放置永磁体的方式来代替转子励磁绕组产生的恒定转子磁场，从而省去了转子滑环、炭刷装置。

依据电机反电势波形的不同，永磁电机又可分为两类。

其中，反电势波形为正弦波的永磁电机又称永磁同步电机（PMSM），并采用正弦波电流驱动；而反电势波形为方波的永磁电机称为无刷直流电机（BLDC），采用正弦波电流驱动[2]。

近些年来，永磁同步电机的应用范围比无刷直流电机更加广泛，本文所研究的高性能交流调速系统以永磁同步电动机为执行元件。

1.2永磁同步电动机的特点和应用
1.2.1 永磁同步电动机及其优势
在电磁结构上，永磁同步电机在和传统电励磁同步电机相类似，由定子、转子以及端盖等部分组成。

永磁同步电机的定子结构与普通电机大体相同，其最主要的区别在于转子磁路结构。

在结构上，永磁磁钢被放在由硅钢片叠压而成的转
子中。

依据永磁磁钢被安放在转子上的位置不同，永磁同步电机的转子结构可分为以下三种：凸装式、嵌入式、内埋式。

如图1.1所示。

(a)凸装式(b)嵌入式(c)内埋式
图1.1永磁同步电机转子结构示意图
Fig.1.1 Sketch diagram of rotor of PMSM
在高性能调速控制系统中，相对于其它类型电机，永磁同步电机具有巨大的优势。

相对于直流电机，永磁同步电机省掉了机械换向器和电刷，使其具有体积小、结构简单、转子发热量小、运行可靠、易实现大容量化、适应环境能力强等优点。

无刷直流电机，永磁同步电机的转矩控制特性较好，可以更好地实现大范围调速的高性能调速控制要求。

相对于感应电机，永磁同步电机具有快速响应性好、转子无损耗、转动惯量小、体积小、效率高等优点。

另外，如果采用矢量控制方式，其控制算法比感应电机更简单，更容易实现高精度调速控制。

相对于同步电机，永磁同步电机用转子上的永磁磁钢替代了直流励磁绕组，省去滑环和炭刷，使转子损耗和发热量得到了大幅度减小，提高了电机运行效率和运行可靠性。

因此，在高性能调速控制领域中，永磁同步电机的控制方式和运行特性都要远远地优于传统的直流电机、无刷直流电机、感应电机和同步电机；并且由于近几年来稀土永磁材料及其相应控制技术的飞速发展，永磁同步电机以其高功率密度、高效率、高转矩/惯性比等优势在许多高性能调速控制系统得到了广泛地应用，如在石油化工设备、柔性制造系统、电动以及混合动力汽车、风力发电系统、载人宇宙飞船等领域。

对永磁同步电机及其高性能调速系统的研究和开发必然是一个新的研究发展方向。

1.2.2 电力电子器件的发展
1948年,由普通晶体管的发明引发的电子工业革命，使得半导体器件首先应用于小功率领域，譬如计算机等；1958年，第一个工业用的普通晶闸管由美国通用电气公司研制成功，使半导体器件功率控制的范围得到了极大的扩展:电能的变换和控制从旋转的变流机组、静止的离子变流器进入到以电力半导体组成的变流器时代，标志着电力电子技术的诞生[3]。

电机调速技术是以电力电子技术为基础的。

电力电子器件的发展经历了从晶闸管(SCR)—功率晶体管(Giant Transistor,GTR)—可关断晶闸管(Gate Turn-off Thyristor, GTO)—功率型场效应管(Power COSFET)—复合型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的发展过程；GTR具有低导通内阻、高阻断电压的特点，在中小功率领域取代了晶闸管；但由于GTR是电流控制型器件，开关损耗大，又存在二次击穿的特点；MOSFET是电压控制型器件，其控制功率低，输入阻抗大，工作频率高，可以在超音频开关环境中工作；但是由于MOSFET工作电压不高，所以一般应用于中小功率低电压场合；上个世纪八十年代出现的IGBT，是由MOSFET输入控制、GTR输出的复合型功率器件，其较高的开关频率，较小的开关损耗，饱和压降低，耐高压且能够承受大电流，简单的驱动电路，使其在各个领域获得了广泛的应用[4]。

如今，电力电子元器件正朝着高电压、集成化、大功率、智能化的方向发展，二十世纪八十年代出现了把功率开关、驱动电路以及检测电路等集成在一起的功率集成电路(Power Integrated Circuit, PIC)；其中智能功率模块(Intelligent Power Module, IPM)得到了广泛的应用，它将IGBT、续流二极管、栅极驱动电路以及欠压、短路、过载、超温等保护电路封装在一个模块内，使用方便，实现了信号处理、故障诊断、自我保护等多种功能，不仅减小了系统的体积，也大大增强了系统的可靠性[5]。

新型电力电子器件的不断涌现，其性能的不断提高，成本不断的降低，都极大的推动了逆变器的技术不断进步，使得交流电机的调试性能可与直流电机相媲美。

电流滞环跟踪控制、正弦脉冲宽度调制、空间矢量PWM控制等控制方法是现代交流调速变频器通常采用的控制方式[6]。

电流滞环跟踪控制的原理是把给定电流和实际电流的偏差作为带有滞环特性的比较器输出，从而控制功率器件的通断，达到控制逆变器的目的。

电流滞环跟踪控制属于闭环控制，具有硬件电路实现简单，电流响应速度快等特点。

1.2.3 电压空间矢量脉宽调制技术
作为现代电力电子控制的核心技术，脉宽调制(PWM)技术广泛地应用于电机变频调速中。

PWM技术中最为应用的有正弦脉宽调制(SPWM)与电压空间矢量脉
宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)。

相对于SPWM而言，SVPWM使得电磁转矩脉动小，电流波形畸变小，直流电压利用率高，是现代电机控制系统理想的调制技术[7]。

SVPWM技术的目的是将参考电压U out投影到其所在扇区的两个相邻基本电压空间矢量上，然后求出相邻基本电压空间矢量的作用时间，然后进行矢量合成。

对于任意的时间周期T，逆变器输出电压平均值与U out平均值相等。

最终在空间形成电压矢量平滑的圆形轨迹，以满足高性能的电机控制系统要求[8]
1.3永磁同步电动机的运行谐波
随着电力电子技术和稀土永磁材料的飞速发展，永磁同步电机高功率密度、高转矩/电流比、宽调速范围的优势越来越突出，因而得到越来越广泛的应用。

永磁同步电动机具有结构紧凑，功率密度高，气隙磁通高和转矩惯性比高等优点，广泛应用于高精度交流调速系统、电动汽车驱动系统、风力发电系统中。

电机输出转矩平滑度是衡量这些系统系统性能的重要指标，而电机电流中的高次谐波是影响电机输出转矩平滑度的主要因素[9]。

1.3.1永磁同步电动机的转矩脉动产生原因与分类
永磁同步电机在运行中，其电流波形中，除基波分量之外还含有大量谐波分量。

依据永磁同步电动机运行谐波的性质，可将其运行谐波分为两种：时间谐波和空间谐波。

①时间谐波
时间谐波主要是由逆变器本身的非线性特性引入的。

在实际的逆变器中，所用的电力电子半导体器件不是理想开关，存在死区时间和管压降等非线性因素。

1）死区时间
在实际的逆变器中，所用的电力电子半导体器件不是理想开关器件。

任何固态的电子开关器件，其开通关断不可能时瞬时完成的，都有一定的固有开通和关断时间,对于确定的开关器件,在其固的有开通和关断时间内输出信号是不可控制的。

三相桥式逆变器系统中,同一桥臂上的上、下两个功率开关管工作在互补状态。

但由于一般功率开关管的开通时间小于关断时间,若如果将互补的控制信号加到同一桥臂上两个功率开关管的控制极上,这两个功率开关管将发生“直通”现象,从而将会产生非常大的冲击电流。

因此,目前的逆变器系统通常采用的是时间延迟的控制技术,即将理想的PWM控制信号上升沿或者下降沿延迟一段时间,而在这段
时间内逆变器的输出信号是不可控的,这就是死区时间，而死区时间带来的影响被称为死区效应。

死区时间的存在使逆变器难以完全精确地复现控制信号的波形，死区效应不但会降低逆变器输出电压基波幅值, 而且使其电压波形发生畸变，产生高次谐波电流。

2）管压降
逆变电路中的IGBT器件从结构上看可认为是由开关三极管和二极管反并联而成，在运行时都存在正向导通管压降，其大小是由所选的IGBT器件类型和负载电流大小所决定的。

管压降的存在必然导致逆变器输出电压波形发生畸变，产生高次谐波电流。

②空间谐波
空间谐波主要是由电机本体在运行过程中产生的。

影响电机空间谐波的主要因素有：齿槽效应、绕组分布形式、磁路磁饱和程度、转子磁极结构等。

空间谐波是指：即使通入三相绕组的电流为标准正弦波，其气隙磁场也会发生畸变，使得隙磁势力在空间的分布并不是正弦形的，其中会还有一系列的高次谐波，即为空间谐波磁势。

空间谐波磁动势的存在导致电机电流中同样含有谐波电流分量[36]。

空间谐波与时间谐波不同的地方是：时间谐波是与时间相关，其谐波函数是以时间为变量的；而空间谐波是与位置相关的，其谐波函数是以转子位置为变量的。

1.3.2国内外永磁同步电动机谐波抑制的研究现状
目前，针对永磁同步电动机在运行时，由逆变器器件非线性特性引入的谐波电流分量，其抑制方式主要通过对死区时间以及管压降补偿的方式来实现；而针对由永磁同步电动机电机本体在运行时，气隙磁场发生畸变而引入的谐波电流分量主要依靠以优化电机本体设计[10-12]，改善气隙磁场分布的正弦度的方式来抑制电机运行时的谐波电流分量。

针对死区时间和管压降的补偿方式主要有无死区开关控制模式、时间补偿法和电流反馈型电压补偿法等。

①无死区开关控制模式
无死区开关控制模式：省掉开关器件没有必要的开通和关断。

但不能对管压降进行补偿。

文献[13]提出一种新型的无死区开关控制的在线延时补偿算法，但由于仍有死区效应的存在，并不能精确补偿死区效应。

文献[14]提出一种无死区的PWM调制方式，但需要增加新的续流二极管电流极性检测电路。

②时间补偿法
时间补偿法：从驱动信号入手，根据电机相电流极性与误差电压的关系来调整功率管的驱动脉冲信号宽度，从而实现死区补偿[15-16][39]但该方法以判断电流极
性为给出补偿量的依据。

由于有零电流箝位现象的存在，难以准确判断电机相电流极性[13][17-19]，所以存在可能给出错误补偿量的问题。

③电压补偿法
电压补偿法：用一个与误差电压大小相等，极性相反的补偿电压，补偿因死区时间和管压降产生的误差电压[20-24]。

但需要计算电机三相电流的合成电流矢量所在相位或检测相电流过零点。

但由于死区效应的影响，使电机相电流会出现零电流钳位现象，导致电流矢量所在相位判断不准确，导致误补偿[41]。

所以，如何检测电流过零点，得到准确的电流矢量所在相位，是该方法的一个难以避开的技术难点[19]。

④其他方式
为避免检测电机三相电流合成矢量所在扇区或检测相电流过零点，文献[25]提出了一种加入了向量扰动观测器的补偿方式，避开了电流过零点的检测，但对电机本体参数敏感。

文献[26]提出了一种基于功率导通时间实时检测的死区补偿和电机相电压检测方法，但需要增加新的硬件电路检测功率管的导通时间。

文献[27]引入系数k死区时间为按照设定规则变化，使得死区误差电压为连续变化的，从而避免电机电流向量所在扇区判断不准确而导致的误补偿。

但此方法不能补偿管压降对逆变器输出电压造成的影响。

近年来也有专家提出由于死区效应产生谐波电流，则以谐波抑制的方式来补偿死区效应。

文献[28]提出在与基波下的dq坐标轴系下，以6次谐波的方式补偿因死区时间和管压降产生的5次、7次谐波分量，但系统给定电流中含有交流分量，PI控制器不能实现无差跟踪。

文献[29]提出在dq坐标轴系下，以6次和12次谐波的方式补偿死区效应，但选取电流环的积分值作为谐波抑制的输入量，抑制效果受电流环积分器参数的影响较大，且没有考虑各次谐波的初始相位角。

1.3.3永磁同步电动机运行时谐波电流对电机运行的危害
由于有电机气隙磁场畸变以及逆变器非线性等因素的存在，使得永磁同步电动机在运行时，电机相电流中会含有一系列的高次谐波电流分量。

高次谐波电流分量的存在会导致在永磁同步电动机的定子绕组以及铁芯中产生附加损耗，主要是铜耗和铁耗。

这些附加损耗要比其本身的基波电流产生的损耗大，会使电机产生过热现象，并使永磁同步电动机的运行效率降低。

高次谐波电流分量还会增加永磁同步电动机运行时的噪声，并引起转矩波动[30]，在低速轻载的情况下，由逆变器的非线性特性引入的时间谐波表现较为明显，可能会导致电机不能正常运行，大大降低了电机运行的稳定性和可靠性；而在高速重载时，由于磁路饱和等因素，使得因气隙磁场畸变而引入的空间谐波表现较为明显，增加由高次谐波电流产生的附加损耗，会使电机产生过热现象，同时伴有转矩脉动现象，使得永磁同步电
动机的运行效率以及电机运行的可靠性降低。

1.4本文的主要内容
20多年以来，随着永磁新材料、自动控制技术、微电子技术以及电力电子技术尤其是大功率开关器件的发展，永磁同步电动机得到了长足的发展。

但是国内的研究与国外相比还有相当大的差距，研究工作也仅仅集中在一些高等院校和科研院所，相关的理论与实践相结合的程度还相对较低。

另外，在永磁同步电动机的某些应用场合，如在石油化工设备、柔性制造系统、电动以及混合动力汽车、风力发电系统、载人宇宙飞船等领域，要求电动机在低速时能输出较大的转矩且能够保持平稳的运行，其低速运行时转矩脉动较小，电机具较为优秀的低速平稳运行能力，且在不同转速下都有优越的可靠性和稳定性。

因此结合目前国内外的最新研究成果，从工程实践出发，分析永磁同步电动机运行时谐波电流产生的原因，提出新的控制策略，并设计了实用的永磁同步电动机控制系统，扩大了永磁同步电动机的应用范围，对国内的永磁同步电机的研究可以起到一定的借鉴作用。

本文从如何抑制永磁同步电动机运行时谐波电流分量难点出发，逐步深入的解决问题。

主要任务如下：
①从永磁同步电机的结构框图入手，以星形三相永磁同步电动机为例来说明其工作原理，并分析对永磁同步电机运行谐波产生的成因进行分析。

根据永磁同步电机的基本工作原理，详细分析了永磁同步电机驱动控制系统的各个组成部分，并利用电机本身的相变量建立电机的数学模型，为控制策略提供理论基本依据。

②详细分析永磁同步电机谐波产生的原因，在只含有基波的永磁同步电机在dq坐标系下的稳态电压方程的基础上，分析建立了永磁同步电机5次谐波与7次谐波的数学模型。

③根据永磁同步电机谐波数学模型原理，提出永磁同步电机抑制谐波控制策略，并在MATLAB/Simulink下搭建仿真模型，进行对比仿真。

对仿真结果进行详细分析，验证所提出的永磁同步电机抑制谐波控制策略的可行性。

④根据永磁同步电机谐波数学模型原理，结合永磁同步电机驱动控制系统的结构，设计以TI公司的DSP芯片TMS320F2812为控制核心的硬件控制电路，并以此为平台，加入永磁同步电机抑制谐波控制策略思想，分析了程序的流程图，编写了永磁同步电机驱动控制系统软件，并完成了基本功能的调试。

与未加入谐波抑制环节的驱动系统进行比较实验。

对得到的实验结果进行比较和分析，验证文中提出的谐波抑制算法对抑制永磁同步电机运行谐波的有效性。