空间矢量PWM谐波分析及其对电机转矩的影响
零空间矢量和PWM 开关频率对异步电机噪声的影响
应最高的幅值 ; 较窄的脉冲 , 对应较低的幅值 ・ 这 就意味着 ,在每一个 60° 的区域 , 三相的脉冲宽度 顺序总是恒定的・ 例如 ,如图 2 所示 ,在区域 Ⅰ 内,
a 相总是产生最宽的脉冲 , b 相总是产生窄脉冲 ・
由于在每个区域的三相脉冲宽度顺序是恒定的 , 所以电压矢量也是确定的・ 因而 , 三相可以放到一 起考虑 , 并且可以由时间长度 t 01 、 ta 、 tb 、 t 02 来决
第 8 期 满永奎等 : 零空间矢量和 PWM 开关频率对异步电机噪声的影响 定 PWM 开关矢量产生的电压脉冲宽度・ 例如 ,对 于区域 Ⅰ,从图 2 和方程 1 ,每一个矢量的时间可 以导出如下 : π T t a = t cZ1 - t aZ1 = M 3sin ωm t k , 4 6 π T t b = t bZ1 - t cZ1 = M 3sin - ωm t k , 4 2
每一个电压空间矢量时间的计算公式为01t02t其中m2uref是等效的调制参考值ref是以标么值表示的参考电压矢量的幅值归算为标么值时以直流环节的直流电压作为基值的具有三次谐波的正弦调制及式的空间矢量调制结果清楚可见这些不同的控制策略在每一个计算周期内有效的非零电压矢量时间是完全相同的而它们之间仅有的不同是两个零电压矢量的差别也就是两个零电压矢量时间的比例从另一个角度看这两个零电压矢量的比例将影响注入的三次谐波的幅值并导致不同的调制器特性实验结果和对噪声的影响根据前面的讨论对于次谐波spwm和电压空间矢量pwm调制器除了对两个零电压矢量时间进行必需的修正外可以采用相同的算法此各种pwm策略能够很容易地实现仅在基于dsp控制的pwm软件中进行适当修改即可15kw异步电机变器采用mosfet电流和噪声的测量时电机不带负载直流回路电压为340v声级计放置在距离定子表面20分别比较了当基波频率f0时空间矢量pwm和次谐波spwm的电流和噪声频谱由图清楚可见pwm谐波集中于开关频率fs的周围和它的倍数频率周围满永奎等
PWM波形的谐波对电机的影响及优化设计
实现 了单 极性 Ｐ ＷＭ 波形 。 １ ２ 双 极性 Ｐ ． ＷＭ 波 形 双极 性 Ｐ Ｍ 波形 只要求 主电路 提供 ＋Ｅ、 Ｗ 一Ｅ 两个 不 同 的电位 值 ， 因而 可采 用 图 ２所 示 的 通用 型 逆 变 电路 。该 电路 每 一 桥 臂 的两 个 管 子 互 补工 作 ， Ｔ 断通 （ Ｄ， ）这 时 ＝ ＋Ｅ； 断 Ｔ 通 （ ４ 或 通 ， Ｔ。 ４ 或
Ａｂ ｔａ ｔＴｏ ｒｄ ｃ ｈ ａｍｏ ｉ ｗａ ｅｃｍ ｐ ｎ ｎｓｏ ｅＰ Ｍ ｏ ｖ ｒｅ ｕｐ ｔ ｖ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｓｒ ｃ ： ｅ ｕ ｅｔ ｅｈ ｒ ｎｃ ｖ ｏ ｏ ｅ ｔ ｆｔ Ｗ ｈ ｃ ｎ ｅｔ ｒ ｔｕ ｏ ｗａ ｅｗｈ ｎ ａｙ ｃ ｒｎ ｕ ． ｍｏ ｔ ｒ ｒｑ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓａ ｐｉｄａ ｄｔ ｒ ｖ ｈ ｆｉｉｎ ｙｏ ｅｍｏｏ ｓ ｈ ｉｅｔ ｎｏ ｏ ｔ ｐｉ ｚ ｈ ｏｓｆｅ ｕ ｎ ｙｃ ｔｏ ｐ ｌ ｎ ｉ ｏ ｉ ｅ ｏ ｍｐ ｏ ｅｔ ｅｅｆ ｅ ｃ ｆ ｈ ｔｒ ，ｔｅｄｒｃｉ ｎ ｈ ｗ ｏ ｔ ｃ ｔ ｏ ｏ ｍｉｅｔ ｅ ｖ ｌ ｇ ｖ ｒｐ ｓｄ ｂ ｓ ｄｏ ｈ ａｙ ｉ ｏ ｈ ｆ ｅ ｃ ｆ ａｍｏ ｙｗａ ｅｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｆ ｈ Ｗ Ｍ ｎ ｅ ｏｔ ｅｗａ ｅ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ａｅ ｎｔ ｅａ ｌｓ ｆｔ ｅｉｌ ｎ ｅｏ ｒ ｎ ｖ ａ ｓ ｎ ｓ ｎｕ ｈ ｏ ｏ ｅ ｔ ｅＰ ｏ ｔ ｏ ｃ ｖ． ｔ ｒｖ ｌａ ｅ０ ．ｈ ｅｆｒ ｎ ｅｏ ｈ ｔｒ ｒｅ ｏｔｇ １ ｔ ｅｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅｍｏｏ 、 ３ ｓ
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电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术
高压直流输电（HVDC）
适用于高压直流输电系统的电压调节 和电流控制。
电机控制
用于无刷直流电机（BLDC）、永磁 同步电机（PMSM）等电机的控制。
不间断电源（UPS）
用于不间断电源系统的电压调节和能 量转换。
智能电网
用于智能电网中的分布式电源接入和 能量调度。
电压空间矢量PWM(SVPWM)的特点
高电压输出
高效节能
易于数字化实现
降低谐波干扰
能够实现高电压的输出， 适用于高压直流输电
（HVDC）等应用场景。
通过优化PWM脉冲宽度 和角度，实现更高的电 压输出和更低的损耗。
基于数字信号处理（DSP）等 数字技术，实现SVPWM算法
的快速计算和控制。
通过优化PWM脉冲的形 状和角度，降低对电网
电磁干扰
SVPWM控制技术产生的 电磁干扰较小，对周围环 境的影响较小。
04
电压空间矢量 PWM(SVPWM)控制优 化策略
电压空间矢量分配优化
考虑电机参数
根据电机的具体参数，如电感、 电阻等，优化电压空间矢量的分 配，以提高控制精度和响应速度。
降低谐波影响
通过优化电压空间矢量的分配，降 低PWM控制过程中产生的谐波， 减小对电机和整个系统的负面影响。
电压空间矢量 PWM(SVPWM) 控制技术
目录
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)技 术概述
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)控 制算法
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)控 制性能分析
目录
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)控 制优化策略
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)控 制技术发展趋势
电流输出精度
SVPWM全电压范围的谐波数值分析
SVPWM全电压范围的谐波数值分析摘要：感应电机作为工业中广泛应用的一种电动机，其控制方法也在不断的改进和优化。
SVPWM（空间矢量脉宽调制）作为一种高效的调制方法，其在感应电机控制中也得到了广泛的应用。
然而，SVPWM在全电压范围内的谐波数值分析仍然是一个研究热点。
本文通过理论分析和仿真计算，对SVPWM全电压范围内的谐波数值进行了系统研究。
首先，介绍了SVPWM的原理和控制流程，然后详细探讨了SVPWM在全电压范围内的谐波数值特性，包括各次谐波的变化规律和其对电机性能的影响。
最后，通过实验验证，证明了该研究的可靠性和实用性，为感应电机的控制提供了参考和指导。
关键词：感应电机；SVPWM；全电压范围；谐波数值分析。
1.引言感应电机作为一种广泛应用的电动机，其控制方法也在不断的改进和优化。
SVPWM作为一种高效的控制方法，在感应电机控制中得到了广泛的应用。
然而，SVPWM在全电压范围内的谐波数值分析仍然是一个研究热点。
本文通过理论分析和仿真计算，对SVPWM全电压范围内的谐波数值进行了系统研究。
2. SVPWM原理和控制流程SVPWM是一种基于空间矢量的脉宽调制技术，在控制感应电机中有广泛的应用。
其原理是将三相系统转换为两相系统，然后根据所需输出电压矢量，选取合适的操作区域，通过改变PWM波的占空比和频率，使得转子转动，达到调节电机转速、扭矩或电压等目的。
SVPWM的控制流程如下图所示：(图略)3. SVPWM全电压范围内的谐波数值分析在全电压范围内，SVPWM的谐波数值特性具有很大的变化规律，需要进行分析和研究。
本文通过线性分析和仿真计算，得出以下结论：（1）在低电压范围内，低次谐波占主导地位，高次谐波较少，且谐波值较小；（2）在中电压范围内，各次谐波呈现出增大的趋势，且变化的幅度越来越大；（3）在高电压范围内，各次谐波值开始下降，但谐波数值仍然存在一定的波动，且较高次谐波仍具有一定的影响。
4. 实验验证本文在Matlab/Simulink下进行了SVPWM的仿真计算，并通过实验验证了分析结果。
电流谐波分量对永磁同步电机转矩的影响
电流谐波对电机转矩的影响对于采用正弦控制的三相永磁同步电机来说，理论上电机输入电流和电压应该是理想的正弦波，但是在实际的工程应用中电机电流与电压波形都是近似于正弦波，其中含有大量的高次谐波分量。
实际上绕组采用星型连接的三相永磁同步电机对谐波有一定的抑制效果，三次以及三的倍数次谐波在电机绕组对称的情况下由中性点是可以完全抵消掉，由此，可以避免三次及三的倍数次谐波对电机的影响，但是诸如五次、七次、十一次以及十三次等高次谐波在电机绕组中是确实存在的，这些电流中的高次谐波对电机性能会有一定的影响。
引起电机电流谐波的原因很多，主要包括：永磁磁链的畸变、电机转速变化、电机定子齿槽、电机控制方式以及由电机控制器输出造成的电流畸变等。
对于控制器来说，功率器件的开关频率对电机谐波的产生有着极其重要的影响，比如对于一款极对数为6，最高转速为9000rpm的电机来说，最高转速下电机频率为150Hz，电流频率为900Hz，而控制器中IGBT 的开关频率最高为10K，MOSFET的开关频率最高为100K。
在电机转速为9000rpm时一个电流周期内的IGBT开关次数为11次，其一个周期内开关次数为100次与11次的电流波形如图1所示，从图1可以看出，开关次数为11次的电流波形的谐波是十分明显的。
图1电流波形由控制器元器件开关频率造成的谐波影响在电机不同转速下是不一样的，对比电机转速从1000rpm到9000rpm对应的一个电流周期内控制器开关次数如表1所示。
表1转速&开关次数转速（rpm）100020003000400050006000700080009000开关次数1005033252016141211从表1可以看出，随着电机转速的不断上升，控制器在一个电流周期内的开关次数逐渐减少，而开关次数的减少必然引起电流谐波的增加，虽然在电路中有滤波电容的存在，但是滤波电容对高次谐波的抑制作用是十分有限的，这充分的说明了一点：电机转速的上升必将导致输入电流谐波分量的增加，而对极对数和转速较高的电机来说这点是无法避免的。
空间矢量PWM的比较分析
2 空间矢量 PWM 控制方案分析
1) CSV PWM 该 方 案 在 每 个 扇 区 中 Ν= 0. 5, 这就是传统意义上的 SV PWM , 以第一扇区 为 例, 其矢量作用顺序为V 0- V 1- V 2- V 7- V 7V 2- V 1- V 0, 开关波形见图 3.
图 5 D SV PWMM IN 的开关波形
3) D SV PWMM A X 该方案在每个扇区中 Ν = 0, 因而在每个开关周期内总有一相的开关函数 保持为高电平. 以第一扇区为例, 其矢量作用顺序 为V 1- V 2- V 7- V 7- V 2- V 1, 开关波形见图 7. 该 控制方式下的极电压波形见图8. 目标线电压仍为
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由于存在 Ν这一自由度, SV PWM 的实现方式理
论上有无限多种, 分别具有不同的开关方式和特
性. 一般来说, 在一个开关周期内同时采用 T 7 和 T 0, 对 应 着 连 续 空 间 矢 量 PWM 方 式
( CSV PWM ) ; 如果在一个开关周期 T s 内只有 T 7 或 者 只 有 T 0, 则 对 应 着 不 连 续 PWM 方 式 (D SV PWM ). 下面对一些典型的零矢量分配方式
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第 1 期
于 飞等: 空间矢量 PWM 的比较分析
·55·
(m = 1. 1 附近) 二者曲线交汇, 即两种 PWM 的 THD 基本相等. 在线性调节范围结束而进入过调 制区之后, 两种 PWM 的 THD 都迅速增大, 但是 D SV PWM 要优于 CSV PWM. 考虑到D SV PWM 的低开关损耗特性, 则D SV PWM 更适合在高调 制区运行, 而CSV PWM 更适合在低调制区运行.
BLDC电机中使用空间矢量PWM控制提高效率
BLDC电机中使用空间矢量PWM控制提高效率第一篇：BLDC电机中使用空间矢量PWM控制提高效率研究表明，在普通现代家庭的总耗电量中，高达 70% 的电力皆由冰箱、洗衣机、空调、风扇和吸尘器等电器的电机所消耗。
例如，2007 年台湾的总耗电量为 1172 亿度，其中，电机的耗电量约为 800 亿度。
根据台湾工程研究所的研究，如果电机能效提高10%，则每年可省电 100 亿度，相当于一座大型核电站所生产的电力。
目前，最优质的节能家电通常使用无刷直流(brushless DC,BLDC)电机，因为与交流电机及有刷直流电机相比，它们的体积更小，更为安静且更具可靠性，运行效率更高。
使用空间矢量 PWM 控制的好处不过，提及控制BLDC 电机，设计师们仍有诸多选择。
在消费类产品中，空间矢量脉宽调制(SVPWM)是一个绝佳的选择，因为它可提供相当高的准确度，降低噪音，减少总谐波失真(THD)，而且价格相当实惠。
SVPWM 利用相对成熟的技术产生基础正弦波。
其中包括通过在转子和定子之间形成圆形旋转场所产生的三相波形。
SVPWM 控制器利用通过不同切换模式所产生的场通量来接近基础圆磁场。
为启用切换控制并创建所需的PWM 波，控制器会比较所产生的实际磁场和基础圆磁场。
在BLDC 电机中，控制器和电机被视为一个整体装置。
SVPWM 控制器通过内切多边形的方式接近圆磁场，产生恒定的场幅和圆磁场。
SVPWM 使用的磁通量法SVPWM 控制器使用其中一种磁通量法（共两种）：开环或闭环。
开环法使用两个非零矢量加一个零矢量，生成一个等效电压矢量。
电压矢量仅受取样时间限制。
使用开环法生成的输出电压通常比使用正弦调制生成的输出电压高15%，并且有效谐波电流之和接近最小值。
然而，开环法也有缺点，它无法克服低速运行时具有较高阻值的定子电阻的影响。
闭环法通过引入磁通量反馈来控制通量和变化率，克服了这个问题。
通过比较预估磁通量与给定磁通量的比较，最终确定可产生所需PWM 波的下一个电压矢量。
PWM调制方式对永磁无刷直流电机电磁转矩的影响
ＰＷＭ调制方式对永磁无刷直流电机电磁转矩的影响
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Ｑｉｕ Ｊｉａｎｑｉ Ｓｈｉ Ｃｅｎｗｅｉ Ｃｈｅｎ Ｖｏｎｇｘｉａｏ（Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＰＷＭ ｍｏｄｅｓ ｆｏｒ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ Ｔｈｅ
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（ｃ）Ｆ桥臂单斩调制方式
（ｄ）ｐｗｍ·Ｏｎ型单斩调制方式
图１三相六状态控制常用ＰＷＭ调制方式
同，而六个功率管轮换的单斩方式其开关损 耗比双斩方式减小一半．且每个功率管的开 关损耗相同，减小了功率开关应力，提高了
PWM变频器输出过电压和谐波对电动机的影响及抑制措施
PWM变频器输出过电压和谐波对电动机的影响及抑制措施随着电力电子技术和现代控制理论在交流变频器调速驱动系统的应用，特别是近年来，IGBT等高开关速率的电力电子器件及PWM 变频调速技术的进步，变频器(或逆变器)越来越广泛地应用于工业生产和日常生活中，并且有取代直流调速传动的趋势。
从目前国内看，中小容量的变频器调速系统使用的比较广泛，研制和开发技术还比较成熟，在使用的变频器中，低压变频器和100kW 以下的变频器占绝大多数，其中70％以上应用在风机泵类负载及压缩机上，如供水与供暖系统、输液系统和通风系统。
在我国拖动风机泵类负载的电动机中，虽然大功率在数量上仅占20 ％，但在容量上却占80％以上。
因此，大功率电动机的变频调速是现在节能措施中极为重要的手段。
石化、化工、采矿、钢铁、发电及自来水厂等行业所拥有的大功率风机泵类负载节能改造对大功率变频器的需求很大，这对变频器行业来说是一急需开发的市场。
但是，目前在我国变频器的生产厂家中，实际能生产大功率低压变频器的还不多，大多数厂家实际上仅能生产75kW甚至是37kW以下的变频器。
研究PWM逆变器供电对异步电动机的影响，不仅可以对电机和大功率变频器的设计和应用具有现实意义，而且对电机绝缘寿命有重要意义。
PWM供电对电动机的影响PWM变频调速对异步电动机的影响有很多方面，我现在从PWM 变频器对电网和对电动机这两端来看，谈以下主要两点：1. 机端过电压PWM变频器输出的具有陡上升沿或下降沿的脉冲电压却在电动机接线端子及绕组上产生了过电压，造成电动机绕组绝缘的过早破坏，许多变频电动机寿命只有1～2年，甚至有些在试运行期间电动机绝缘就发生击穿破坏。
文献[1]中试验研究表明，很高的电压上升率( )在电动机绕组上产生不均匀的电压分布，随着变频器与电动机之间电缆长度的增加，在电动机接线端子上将产生近2倍高频振荡的过电压，而且电缆越长，过电压的峰值越大，长时间重复性的过电压应力的作用将致电动机绕组匝间绝缘的过早破坏。
矢量控制对电机转矩波动的影响分析
矢量控制对电机转矩波动的影响分析矢量控制是一种用于电机控制的先进技术，可以实现对电机的精确控制和优化性能。
在矢量控制中，电机转矩的波动是一个重要指标，直接影响到电机的工作效率和稳定性。
本文将对矢量控制对电机转矩波动的影响进行分析，并探讨其原因和解决方法。
一、矢量控制简介矢量控制是一种通过电机转子位置和磁通矢量作为控制对象，实现电机转矩和转速的精确控制的技术手段。
矢量控制利用电机的磁通方向和大小进行控制，使得电机的转矩输出更加精确和稳定。
二、电机转矩的波动原因电机转矩的波动主要由以下几个原因引起：1. 磁链波动：矢量控制中的磁链波动是最主要的原因之一。
磁链波动是由于电机磁场的不均匀性或者磁通变化的不稳定导致的。
磁链波动会直接导致电机转矩的波动。
2. 电流波动：电机的控制电流波动也会对转矩产生影响。
在矢量控制中，电流的稳定性和精确性对电机的转矩输出非常重要。
电流波动会导致转矩的不稳定，进而影响电机的性能和工作效率。
3. 机械不平衡：电机本身的结构问题，如转子的不均匀性或者轴承的故障等，也会导致电机转矩的波动。
三、矢量控制对电机转矩波动的影响矢量控制相比于传统的方向控制方法，具有更好的控制精度和性能。
相应地，矢量控制对电机转矩波动的影响也更加显著。
1. 转矩波动减小：通过矢量控制，可以减小电机的转矩波动。
矢量控制技术可以精确控制电机的磁链和控制电流，从而减小转矩波动。
2. 响应速度提高：矢量控制具有更好的控制响应速度。
转矩波动主要来自于电机转子位置的误差和磁链的不稳定性。
矢量控制可以在瞬时调整电机的转子位置和磁链方向，从而提高控制响应速度，减小转矩波动。
3. 效率提高：矢量控制的精确性和稳定性可以提高电机的工作效率。
转矩波动会造成能量的损失和浪费，而矢量控制可以通过减小转矩波动来提高电机的效率。
四、减小转矩波动的方法和措施为了减小电机转矩的波动，可以采取以下几个方法和措施：1. 提高磁链控制精度：磁链的精确控制对减小转矩波动非常重要。
pwm波形的谐波对电机的影响及优化设计
pwm波形的谐波对电机的影响及优化设计以PWM波形的谐波对电机的影响及优化设计为题，本文将从谐波的定义和产生机制、谐波对电机性能的影响以及优化设计方面进行论述。
1. 谐波的定义和产生机制谐波是指频率是基波频率的整数倍的波形分量。
在PWM调制过程中，电机驱动信号是由高频脉冲宽度调制的信号组成，而高频脉冲信号的调制频率会引起谐波的产生。
谐波主要来自于PWM调制信号中脉冲的上升和下降边沿的不连续性，以及开关元件的电压和电流的非线性特性。
2. 谐波对电机性能的影响谐波对电机性能有以下几个方面的影响：（1）电磁噪声增加：谐波会导致电机中的磁场变化不均匀，从而产生额外的电磁噪声，影响电机的工作环境和舒适性。
（2）振动和冲击：谐波会引起电机内部磁场的不稳定性，导致电机振动和冲击的增加，进而影响电机的稳定性和寿命。
（3）损耗增加：谐波会引起电机中的铁损和铜损的增加，导致电机的效率下降，能量消耗增加，降低了系统的整体效能。
（4）温升升高：谐波会使电机中的涡流损耗增加，导致电机温升升高，进一步影响电机的散热和寿命。
（5）电机效果下降：由于谐波的影响，电机的性能指标如效率、功率因数等可能下降，使电机的工作效果不理想。
3. 优化设计方案为了减小谐波对电机的影响，可以采取以下优化设计方案：（1）选择合适的PWM频率：尽量选择高频率的PWM信号，以减小谐波的影响。
（2）改善开关元件：选择性能优良的开关元件，降低开关元件的非线性特性，减小谐波的产生。
（3）滤波器设计：在PWM信号输出端添加合适的滤波器，以滤除谐波分量，减小谐波对电机的影响。
（4）优化电机设计：在电机的设计和制造过程中，考虑减小谐波对电机的影响，如改善磁路结构、提高电机的绝缘性能等。
（5）控制算法优化：通过优化PWM控制算法，减小谐波的产生，提高电机控制的精度和稳定性。
PWM波形的谐波对电机的影响主要体现在电磁噪声增加、振动和冲击、损耗增加、温升升高以及电机效果下降等方面。
PWM变频器输出过电压和谐波对电动机的影响及抑制措施
PWM变频器输出过电压和谐波对电动机的影响及抑制措施第一篇：PWM变频器输出过电压和谐波对电动机的影响及抑制措施PWM变频器输出过电压和谐波对电动机的影响及抑制措施随着电力电子技术和现代控制理论在交流变频器调速驱动系统的应用，特别是近年来，IGBT等高开关速率的电力电子器件及PWM变频调速技术的进步，变频器(或逆变器)越来越广泛地应用于工业生产和日常生活中，并且有取代直流调速传动的趋势。
从目前国内看，中小容量的变频器调速系统使用的比较广泛，研制和开发技术还比较成熟，在使用的变频器中，低压变频器和100kW 以下的变频器占绝大多数，其中70％以上应用在风机泵类负载及压缩机上，如供水与供暖系统、输液系统和通风系统。
在我国拖动风机泵类负载的电动机中，虽然大功率在数量上仅占20 ％，但在容量上却占80％以上。
因此，大功率电动机的变频调速是现在节能措施中极为重要的手段。
石化、化工、采矿、钢铁、发电及自来水厂等行业所拥有的大功率风机泵类负载节能改造对大功率变频器的需求很大，这对变频器行业来说是一急需开发的市场。
但是，目前在我国变频器的生产厂家中，实际能生产大功率低压变频器的还不多，大多数厂家实际上仅能生产75kW甚至是37kW以下的变频器。
研究PWM逆变器供电对异步电动机的影响，不仅可以对电机和大功率变频器的设计和应用具有现实意义，而且对电机绝缘寿命有重要意义。
PWM供电对电动机的影响PWM变频调速对异步电动机的影响有很多方面，我现在从PWM变频器对电网和对电动机这两端来看，谈以下主要两点：1.机端过电压PWM变频器输出的具有陡上升沿或下降沿的脉冲电压却在电动机接线端子及绕组上产生了过电压，造成电动机绕组绝缘的过早破坏，许多变频电动机寿命只有1～2年，甚至有些在试运行期间电动机绝缘就发生击穿破坏。
文献[1]中试验研究表明，很高的电压上升率()在电动机绕组上产生不均匀的电压分布，随着变频器与电动机之间电缆长度的增加，在电动机接线端子上将产生近2倍高频振荡的过电压，而且电缆越长，过电压的峰值越大，长时间重复性的过电压应力的作用将致电动机绕组匝间绝缘的过早破坏。
谐波对同步发电机轴转矩平衡的影响分析
谐波电流对同步发电机轴转矩平衡的影响分析摘要：在独立小容量供电系统中，小容量发电机组带非线性负载的能力差。
这是因为非线性负载带来的谐波电流干扰了同步发电机的正常运行。
（建议删除）小容量电源为非线性负载提供电能时，大量的谐波电流会流过电机的电枢绕组。
论文分析了谐波电流对同步发电机内部磁场的影响，利用能量法推导出电磁转矩在电枢电流含有谐波时的解析式，并计算出了该负载给同步发电机带来的电磁转矩脉动，建立了基于MA TLAB的非线性负载模型，以此为基础，论述了谐波电流对小容量发电机组轴转矩平衡的影响以及产生机械振动的机理。
关键词：同步发电机；非线性负载；谐波电流；电磁转矩；中图分类号：TM301 文献标识码：AAnalysis of torque balance of synchronous generator under the distortion of harmonic currentAbstract: Short-capacity generator has a poor ability to give power to non-linear load in short-capacity system. When it supplys power to non-liner load, harmonic current will flow through the generator’s armature. This part of current will distort the armature reaction. This article analysed how harmonic current influence the magnetic field inside the synchronous generator, and deduced a formula that can describe the electromagnetic torque pulsation brought by harmonic current, then gave an example based on MA TLAB model. The example demonstrates how diesel generator vibrates under the distortion of harmonic current.Key word: Harmonic current; Synchronous generator; Electromagnetic torque; Short-capacity generator；Magnetic field; Non-linear load1 引言当前，计算机、变频器、电子开关、节能灯等非线性负载大量应用，这给电网带来了日益严重的谐波污染。
pwm波形的谐波对电机的影响及优化设计
pwm波形的谐波对电机的影响及优化设计以PWM波形的谐波对电机的影响及优化设计为标题，我们来探讨一下这个话题。
PWM（脉宽调制）技术是现代电力电子技术中常用的一种调制技术，广泛应用于电机控制领域。
它通过调整信号的占空比来控制电机的转速和输出功率。
然而，PWM波形中会产生谐波波动，这对电机的性能和寿命会产生一定的影响。
我们来了解一下什么是谐波。
谐波是指频率是基波频率的整数倍的波形成分。
在PWM波形中，由于频率不同的谐波信号的幅值和相位不同，会对电机产生以下几方面的影响。
谐波会引起电机的振动和噪声。
谐波信号会导致电机内部磁场的波动，从而引起电机的振动和噪声。
这不仅会降低电机的工作效率，还会给使用环境带来不适和噪音污染。
谐波会导致电机的温升增加。
由于谐波信号会引起电机内部的磁场波动，从而使电机的铁心和绕组产生额外的损耗。
这些额外损耗会导致电机的温升增加，进而降低电机的寿命和可靠性。
谐波会对电机的输出扭矩产生影响。
谐波信号会改变电机的磁场分布，从而影响电机的输出扭矩特性。
特别是在低速和低负载条件下，谐波信号对电机的扭矩产生更大的影响。
针对以上的问题，我们可以采取一些优化设计来减小谐波对电机的影响。
可以通过优化PWM的调制方式来减小谐波的产生。
例如，可以采用多级调制的方式，通过增加调制电平的数量来减小谐波的幅值。
此外，还可以采用合适的调制频率，避开电机的共振频率，减少谐波波动的影响。
可以通过滤波器来降低谐波信号的幅值。
在PWM输出端添加合适的滤波器，可以将谐波信号滤除，减小谐波对电机的影响。
常用的滤波器包括LC滤波器和谐振滤波器等。
合理选择电机的设计参数也可以减小谐波的影响。
例如，选择合适的电机铁心材料和绕组结构，可以降低谐波对电机的磁场分布的影响。
此外，还可以通过增加电机的绕组匝数和改变绕组的接法来减小谐波的影响。
PWM波形的谐波对电机的影响是不可忽视的，它会影响电机的振动噪声、温升、扭矩输出等方面的性能。
pwm波形的谐波对电机的影响及优化设计
pwm波形的谐波对电机的影响及优化设计以pwm波形的谐波对电机的影响及优化设计为标题，我们来探讨一下这个话题。
在工业控制中，脉宽调制（PWM）被广泛应用于电机控制。
PWM 波形是一种周期性方波信号，通过改变方波的占空比来调节输出电压的平均值。
然而，PWM波形的谐波成分会对电机的性能和寿命产生一定的影响。
PWM波形的谐波会引起电机的振动和噪音。
谐波成分会导致电机的磁场产生不均匀性，从而引起电机的振动和噪音。
这种振动和噪音不仅会影响电机的工作效率，还会对周围环境和人员造成干扰和危害。
因此，在电机控制中，需要尽可能减小谐波成分，以降低振动和噪音。
PWM波形的谐波还会引起电机的温升。
谐波成分会增加电机的电流谐波，导致电机的额定电流增大，从而使电机的温升增加。
过高的温升会损害电机的绝缘材料，缩短电机的使用寿命。
因此，在电机控制中，需要采取措施减小谐波成分，降低电机的温升，保证电机的可靠运行。
为了减小PWM波形的谐波成分，可以采取以下优化设计措施：1.使用滤波器：在PWM输出端添加合适的滤波器，可以有效地滤除谐波成分。
滤波器可以选择LC滤波器或者使用谐振变换器等专用滤波器。
2.改变PWM频率：适当调整PWM波形的频率，可以减小谐波成分。
一般来说，提高PWM波形的频率可以减小谐波成分的影响。
3.优化PWM控制策略：选择合适的PWM控制策略，可以减小谐波成分。
例如，使用多级PWM控制策略或者多级逆变器，可以有效地降低谐波成分的影响。
4.使用矢量控制技术：矢量控制技术可以减小电机的谐波成分。
通过对电机的磁场进行精确控制，可以有效减小谐波成分的影响。
PWM波形的谐波成分会对电机的性能和寿命产生一定的影响。
为了减小谐波成分的影响，可以采取滤波器、改变PWM频率、优化PWM控制策略和使用矢量控制技术等优化设计措施。
这些措施可以减小电机的振动和噪音，并降低电机的温升，保证电机的可靠运行。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的优化设计方法，以满足电机控制的要求。
空间矢量和正弦PWM方法分析与比较
WU Maogang1, ZHAO Rongxiang2
1. College of Automation, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, P.R.China
2.1 SVPWM原理[2-8] (SVPWM Principle)
SVPWM 运用电压平均值等效原理，在每个调 制周期内，根据给定电压矢量所处的扇区，通过控 制该扇区两个有效工作电压矢量作用时间的长短， 来合成该给定电压矢量，剩余时间由零电压矢量作 用。
三相电压源型逆变器电动机系统如图 1 所示， 根据开关管的通断，逆变器共有 8 种开关状态，其
2. College of Electrical engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, P.R.China Email: wmg@
Abstract：SVPWM(space vector PWM) method is introduced, mathematical expressions of inverter output voltage, load phase voltage and load neutral voltage of SVPWM and SPWM are deduced respectively, harmonic wave characteristics of SVPWM is analyzed. Maximum output fundamental voltage and modulation ration of the two methods are calculated, the similarities and differences are analyzed. Key Words：SVPWM, SPWM, Analysis
随机脉冲位置空间矢量PWM的谐波分析
文章编号：0253-374X(2012)07- DOI: 3969/j.issn.0253-374x.2012.07.000随机脉冲位置空间矢量脉宽调制的谐波分析陈国强1,2，吴志红1,3，朱元3（1.同济大学汽车学院，上海201804; 2.河南理工大学机械与动力工程学院，河南焦作454003;3. 同济大学中德学院，上海200092）摘要：随机脉冲位置空间矢量脉宽调制(RPPPWM)打破了传统脉宽调制的对称性，可以减小输出电压和电流脉冲频谱的集簇效应,针对此，在感性主导的三角形负载假设下分析了电流纹波的表达式,以均方值为依据推导了RPPPWM策略下微观(开关周期)和宏观(基波周期)上谐波畸变率(HDF)的理论表达式,其包含3个随机变量的复杂随机函数，数字特征的求解十分困难,因此采用蒙特卡洛方法进行求解，给出了过程并编程计算。
以数值解的形式得到了HDF的数字特征函数及HDF最大值和最小值时3个随机变量的取值。
从HDF的角度分析了RPPPWM与其他常见的PWM策略间本质的联系与区别，为RPPPWM 的应用和进一步研究提供了定性和定量评价的理论依据。
关键词：随机脉冲位置；随机脉宽调制(RPWM)；谐波畸变率(HDF)；蒙特卡洛方法中图分类号：TM464 文献标志码：AHarmonic Analysis of Random Pulse Position Space Vector PWMCHEN Guoqiang1,2, WU Zhihong1,3, ZHU Yuan3,(1. College of Automotive Studies, Tongji University, Shanghai 201084, China;2. School of Mechanical and Power Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, China;3.Chinese-German School for Postgraduate Studies, Tongji University, Shanghai200092, China)ABSTRACT: Random pulse position space vector pulse width modulation (RPPPWM) can reduce the cluster effect of the output voltage and current pulse spectrum because RPPPWM destroys the symmetry characteristic of the traditional pulse width modulation. The mathematic formulas for the ripple current are analyzed based on the prominent inductance load with the delta connection. Based on the mean square root value, the harmonic distortion factor (HDF) formulas were deduced through the ripple current on the microscopic level (switching period) and macroscopic level (fundamental period). The theoretical formulas of HDF are random functions with three random variables, and the numerical characteristics are difficult to get. Therefore Monte Carlo method was utilized, and the process was given. Through programming some numerical characteristics were presented, such as the characteristic function, values of the three random variables where the macro HDF reached the limited values. The relationships between RPPPWM and the other PWM strategies were analyzed on the aspect of HDF. The paper provides the qualitative and quantitative assessment on RPPPWM, and the foundation for application and further research.Key words：random pulse position; random pulse-width modulation (RPWM); harmonic distortion factor (HDF); Monte Carlo simulation脉宽调制(pulse-width modulation, PWM)集调压、调频于一身，已经成为电能转化的主要技术[1]。
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择。4谐波对电机转矩脉动的影响由于逆变器输出电压中 含有基波及各次谐波，它们各自在电机中将产生相应的 电磁转矩。为了获得高性能的电磁转矩，要尽可
能地减少谐波转矩对电机的影响。因为谐波转矩将使电 机产生转矩脉动，其中影响较大的是5次和7次谐波。下 面以5次和7次谐波为例进行具体分析。设基波
电压的相序为正相序，那么由谐波分析可知，5次谐波为 逆相序，而7次为正相序。5次和7次谐波电压在转子中产 生的感应电流都是6次谐波。如果在不考虑
图任一电压空间矢量可定义为：自的导通状态，上开关 通为1，下开关通为0，U（1为直流电压值。用基本空间 矢量法估算电动机的电压：在任一时刻投影的
电动机的电压矢量都落在六个扇区的一个之中，这样在 任一时刻的电动机电压矢量都可以通过相邻的基本空间 矢量上的两个矢量元素估算出来（如所示）：调制
的约束条件是：式（4）决定了直流电压为Ud时采用逆变 器供电时的最大电压。把式（3）带入式（4）得：6.的作 用时间，T.为零矢量作用时间，T（
在全数字高性能交流调速系统中，通常采用数字脉宽调 制来代替传统的模拟脉宽调制。空间矢量脉宽调制 （SVPWM）技术是近年来研究的一个热点。SVP
WM是把三相变流器的端部电压状态在复平面上综合为空 间电压矢量，并通过不同的开关状态形成八个空间矢量， 利用这八个空间矢量来逼近电压圆，从而形成
SVPWM波。它能在较低的开关频率下获得较好的谐波抑 制效果和比SPWM高约15%的基波电压。同时，SVPWM调 制技术还有一个优点即易于实现数
，定子电阻0.6878，定子电感83.97 mH，转子电阻0. 8428， 转子电感85.基波与5次谐波和7次谐波以及各种组合对电 磁转矩影响如
~ 9（都是电机在空载条件下的仿真结果）所示。从以上 仿真分析可以看出，5次和7次谐波对电磁转矩的脉动存 在相互抵消作用，的电磁转5谐波优化方案
谐波抑制是SVPWM调制技术优化的一个非常重要的指标。 从现有的看，SVPWM调制技术几乎处在停滞不前的状态， 技术没有从根本上得到优化。因为在
）=Ts-Ti-T2，Ts= l/（Nf），N为生成PWM载波比，f为输 出电压频率，U.是任一时刻的电动机电压矢量。易知， 逆变器输出最大电压
（即式（5）右边的下限）为Ud/乃。如果反映在矢量图 上，则矢量圆是六个非当控制系统给出两相静止坐标系 的两个正交电零矢量组成的六边形的内切圆。
传统的SPWM的输下面分三种逼近方法进行讨论（以第一 扇区为例），仿真都是在N= 36，/=50Hz的条件下进行的。 仿直结果如~5所示。方法1
字和实时控制。在不同的逼近方式下，SVPWM调制技术 会有不同的效果，即产生的谐波也不同。本文基于 SVRWM产生的机理，分析了SVPWM波在不
同逼近方式下的谐波分布和开关效率，以及不同逼近方 法下的优缺点。同时，针对谐波对交流感应电机电磁转 矩的影响进行了仿真研究，并提出了SVPWM调
制技术优化的新思路。仿真研究证明了本文所提方法的 基金项目：江苏省教育厅自然科学基金（00Kjm70002） 192（）空间矢量PWM谐波分析及
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
方法2方法3第一端起始点插入零矢量再走矢量V4、V6， 再插入零矢量V7>接着走矢量V6，V4，终点插入零矢量Vn， 如a所示。与方法1相比，零
矢量全由V.来担当，而不用即在中间不插入零矢量，如a 所示。与方法1相比，零矢量全由V7来担当，而不用V.， 即在两端不插入零矢量，如a所示。压
向量Urdref、Urqef后，SVPWM控制算法将完成以下功能： 确定U.edrrf和Urqref合成的电压向量Ur落在哪一个扇区。 计算该扇
量脉宽调制技术的原理及其几种主要产生方法的谐波分 布，并对其特点做了一些小结。同时，基于对谐波对交 流感应电机的电磁转矩脉动影响的分析，提出了新
的谐波影响抑制的思路。本文的研究对于SVPWM在交流 感应电机变频驱动应用中的优化选择，和谐波抑制方案 的确定具有实践意义。
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区内两相邻向量和零向量各自所占时间。式（3）中， O3SVPWM优化选择与仿真研究用八个矢量来逼近圆的方 法有多种，不同的逼近方法生成的PWM波
的谐波分布是不一样的，一个采样周期Ts内的开关次数也 是不一样的。换句话说，输入电流的谐波分布与采样周 期中的开关次数和空间矢量逼近电压圆的排列
有很大的关系。电压矢量在每个扇区的分组为：扇区号 123456矢量组比较上面三种逼近方法产生的SVPWM波形 的波谱，可以发现低次谐波的区别不是
右侧交易 /kandongfenshitu/4775.html
磁路饱和和磁滞损耗的前提下，可以考虑应用叠加原理 来考虑电磁转矩。5次和7次产生的最大电磁转矩分别如 下：5、7，Ux代表x次谐波的电压有效值，
/x代表x次谐波频率，LS1代表定子每相漏电感，LS2代表 折算到定子侧的转子每相的漏电感。仿真用电机模型是 基于两相静止坐标系的五阶非线性方程
。电机参数为：额定功率2.2 kW，额定电压380 V，额定 电流8. Hz，极对数2，额定转速183. 26rad/s，额定电磁转 矩12Nm
很大，高次谐波主要产生在开关频率（1. 8kHz）的整数 倍附近。方法1和方法2产生的高次谐波较小，方法3产生 的低次谐波较小。比较三种方法的线
电压频谱，可以发现它们的频谱分布与相应的SVPWM频 谱分布一致。从开关损耗的角度比较，一个PWM周期内， 方法1要开关6次，方法2要开关4次，
而方法3只要开关5次。这三种逼近方法都是低功耗的逼 近方式。根据在实际应用中工作频率和开关次数的限制， 在不同的频段，可以参照仿真结果作出优化选
其对电机转矩的影响正确性和可行性。2空间矢量脉宽调 制基本原理由三相逆变器主电路图（如所示）可知，逆 变器必须满足以下两个条件：任一时刻总有三个
开关处于开状态，另三个处于关状态；上下桥臂不能同 时导通。三相逆变器主电路图在满足上述条件下，六个 功率三极管有八种开关组合：八个基本空间矢量（
其中6个为非零矢量）分别标记为V1（001）、V2（010）、 V3（于原点，相邻非零矢量之间的夹角为60°，如所示 SVPWM向量、扇区和原理
谐波抑制的同时，还要考虑到开关器件功耗的优化。目 前，很多的把谐波的优化手段集中在零矢量的分布上， 主要方法有：合理的分布零矢量，使谐波的抑制和
开关次数的减少达到综合最优。在每个采样周期不变的 前提下，产生随机脉冲序列，随机改变导通时间，使谐 波往高次分布。通过某种控制策略，实时改变载波
比，以改善低频特性15.这些方法的目的就是要消除谐波， 但是其中一些消除谐波的方法会给实时性能和开关器件 带来较重的负担。从上面的仿真可以看出，
充分利用谐波之间相互抑制的特点，比如在消除5、7次 谐波时只要补偿部分5次谐波，就可以寻找到一条新的降 低或消除谐波影响的思路，简化算法，减少开
关器件的负担，在不消除某些谐波的情况下，达到消除 这些谐波影响的效果。值得注意的是，这些算法都没有 找到在实时控制中限制谐波的参数即没有找到逆变
器合适的非线性描述函数，原因是没有找到控制脉冲序 列的比较理想的连续函数，国外已有学者开始对这方面 进行研究。6小结本文通过仿真研究分析了空间矢