三电平SVPWM控制技术在船舶推进系统中的应用
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的系统仿真模型" 并在模型的基础上对不同电路拓扑 的电流谐波进行仿真分析" 并进行了试验研究" 仿真 与试验结果均表明" 三电平 -.Oc'技术可以将驱动 器输出的高频谐波降低" 从而减少电机的高频振动$
ED不同拓朴下 -.Oc' 个开关器件 构成的 7 个半桥" 6 个开关器件组合起来! 同一桥臂 的上下半桥的信号相反# 共有八种安全的开关状态" 拓扑的硬件结构及控制矢量如图 # 所示$ 其中 %%%' ### 这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效 的电流" 称为零矢量$ 另外六种开关状态分别是六 个有效矢量" 它们将 76%j的电压空间分为 6%j一个 扇区" 共六个扇区" 利用这六个基本有效矢量和两 个零矢 量" 可 以 合 成 76%j内 的 任 何 矢 量$ -.Oc' 是用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的 电压矢量" 从而保证生成电压波形近似于正弦波$
本文首先对两电平拓扑和三电平拓扑下 -.Oc' 技术进行分析比较 建立了基于 'B50BS 两种电路拓扑
收稿日期 $%#& %# %& 作者简介 于!洋#]&[ 硕士 工程师 研究方向为大功率机电伺服控制
!#% 期
于!洋等& 三电平 -.Oc'控制技术在船舶推进系统中的应用
*." *
!第 "# 卷!第 #% 期 $%#& 年 #% 月
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./01"#23/1#% +451$%#&
三电平 -.Oc'控制技术在船舶推进系统中的应用
于!洋 雷!鹏 苑利维 魏思维 郑!林
北京精密机电控制设备研究所 北京 #%%%[6
摘!要 两电平 -.Oc' 空间矢量脉宽调制 控制技术在电机调速系统中得到了广泛的应用 这种控制技术下的输 出电压在开关频率整数倍处会产生幅值较高的谐波 是电机产生电磁噪声的主要来源 为了使输入电机的电流谐波 得到抑制 首先对三电平 -.Oc'控制技术与两电平 -.Oc'控制技术进行分析比较 建立了基于 'B50BS 两种拓扑 的系统仿真模型 并在模型的基础上对不同电路拓扑的电流谐波进行仿真分析和试验验证 验证了三电平 -.Oc' 技术在减振降噪方面的有效性 并在船舶推进系统中得到了应用 关键词 谐波抑制 HB50BS 三电平 -.Oc' 永磁同步电机 中图分类号 ,'7"# ,'78#!!!!文献标志码 9!!!!文章编号 #%%#:6&8&$%#&#%:%%"$:%8
不易控制和消除 近年来 两电平逆变器由于结构简单 控制灵
活 在机械加工 工业过程控制和电力工业等各个 行业得到了广泛应用7 相 应 地 两 电 平 -.Oc' 技术以其直流母线电压利用率高 开关损耗小 转 矩脉动小等优势广泛在调速系统控制中应用 这种 技术虽然 可 以 很 好 地 抑 制 电 压 波 形 中 的 低 次 谐 波 但却在定子电压中注入了一定谐波电压分量 使定 子电流中含有丰富的高次谐波 使气隙磁场中也存 在着丰富的谐波 尤其在开关频率及其整数倍附近 高次谐波的幅值最大 正是这些谐波使电机在工作 中产生高频电磁噪声8:"
CD引D言
随着永 磁 材 料 的 发 展 与 应 用 永 磁 同 步 电 机 OEIHB>E>5'B?>E5-R>4PI/>/JF'/5/I O'-' 以其功 率密度高 转矩惯量比大和动态响应速度快的特点 受到越来越多的关注 尤其是在先进制造领域传动 系统 大型舰船电力推进系统领域具有巨大的发展 潜力#:$ 与此同时 永磁同步电机所产生的噪声也 逐步得到了重视 噪声源主要分为电磁噪声 机械 噪声和空气噪声 电磁噪声主要是由气隙磁场作用 于定子铁心的径向分量所产生 机械噪声包括轴承 噪声 因转子不平衡而产生的噪声及装配偏心而引 起的噪声 空气噪声由风冷风扇产生 相比较而言 电磁噪声最为突出 对电机振动有很大的影响 且
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C<CB>? =W(OE>? C<93=AQEA cW(-AQEA iXW3\=A> 9(+T+-. 8(2(,*"# X-2)+)D)($&E*("+2(H("#,)*$-+"2,-/ 5$-)*$%2 9(+T+-. #%%%[6 5#+-,
的系统仿真模型" 并在模型的基础上对不同电路拓扑 的电流谐波进行仿真分析" 并进行了试验研究" 仿真 与试验结果均表明" 三电平 -.Oc'技术可以将驱动 器输出的高频谐波降低" 从而减少电机的高频振动$
ED不同拓朴下 -.Oc' 个开关器件 构成的 7 个半桥" 6 个开关器件组合起来! 同一桥臂 的上下半桥的信号相反# 共有八种安全的开关状态" 拓扑的硬件结构及控制矢量如图 # 所示$ 其中 %%%' ### 这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效 的电流" 称为零矢量$ 另外六种开关状态分别是六 个有效矢量" 它们将 76%j的电压空间分为 6%j一个 扇区" 共六个扇区" 利用这六个基本有效矢量和两 个零矢 量" 可 以 合 成 76%j内 的 任 何 矢 量$ -.Oc' 是用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的 电压矢量" 从而保证生成电压波形近似于正弦波$
本文首先对两电平拓扑和三电平拓扑下 -.Oc' 技术进行分析比较 建立了基于 'B50BS 两种电路拓扑
收稿日期 $%#& %# %& 作者简介 于!洋#]&[ 硕士 工程师 研究方向为大功率机电伺服控制
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三电平 -.Oc'控制技术在船舶推进系统中的应用
于!洋 雷!鹏 苑利维 魏思维 郑!林
北京精密机电控制设备研究所 北京 #%%%[6
摘!要 两电平 -.Oc' 空间矢量脉宽调制 控制技术在电机调速系统中得到了广泛的应用 这种控制技术下的输 出电压在开关频率整数倍处会产生幅值较高的谐波 是电机产生电磁噪声的主要来源 为了使输入电机的电流谐波 得到抑制 首先对三电平 -.Oc'控制技术与两电平 -.Oc'控制技术进行分析比较 建立了基于 'B50BS 两种拓扑 的系统仿真模型 并在模型的基础上对不同电路拓扑的电流谐波进行仿真分析和试验验证 验证了三电平 -.Oc' 技术在减振降噪方面的有效性 并在船舶推进系统中得到了应用 关键词 谐波抑制 HB50BS 三电平 -.Oc' 永磁同步电机 中图分类号 ,'7"# ,'78#!!!!文献标志码 9!!!!文章编号 #%%#:6&8&$%#&#%:%%"$:%8
不易控制和消除 近年来 两电平逆变器由于结构简单 控制灵
活 在机械加工 工业过程控制和电力工业等各个 行业得到了广泛应用7 相 应 地 两 电 平 -.Oc' 技术以其直流母线电压利用率高 开关损耗小 转 矩脉动小等优势广泛在调速系统控制中应用 这种 技术虽然 可 以 很 好 地 抑 制 电 压 波 形 中 的 低 次 谐 波 但却在定子电压中注入了一定谐波电压分量 使定 子电流中含有丰富的高次谐波 使气隙磁场中也存 在着丰富的谐波 尤其在开关频率及其整数倍附近 高次谐波的幅值最大 正是这些谐波使电机在工作 中产生高频电磁噪声8:"
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随着永 磁 材 料 的 发 展 与 应 用 永 磁 同 步 电 机 OEIHB>E>5'B?>E5-R>4PI/>/JF'/5/I O'-' 以其功 率密度高 转矩惯量比大和动态响应速度快的特点 受到越来越多的关注 尤其是在先进制造领域传动 系统 大型舰船电力推进系统领域具有巨大的发展 潜力#:$ 与此同时 永磁同步电机所产生的噪声也 逐步得到了重视 噪声源主要分为电磁噪声 机械 噪声和空气噪声 电磁噪声主要是由气隙磁场作用 于定子铁心的径向分量所产生 机械噪声包括轴承 噪声 因转子不平衡而产生的噪声及装配偏心而引 起的噪声 空气噪声由风冷风扇产生 相比较而言 电磁噪声最为突出 对电机振动有很大的影响 且
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