永磁同步电机的振动控制研究
航空器用永磁直流发电机的噪音与振动控制研究
航空器用永磁直流发电机的噪音与振动控制研究近年来，永磁直流发电机在航空器领域得到了广泛应用。
其高效率、高功率密度和紧凑的结构使其成为航空器电力系统的理想选择。
然而，永磁直流发电机在运行过程中产生的噪音和振动问题一直是制约其发展的重要因素。
因此，对永磁直流发电机的噪音和振动进行研究和控制具有重要意义。
首先，我们需要了解永磁直流发电机噪音和振动的产生原因。
一是电磁力引起的振动和噪音。
在永磁直流发电机中，电流通过定子线圈和转子线圈产生磁场，磁场相互作用引起的电磁力产生振动和噪音。
二是电极间气隙噪音。
永磁直流发电机转子和定子之间的气隙会引起噪音。
三是机械传动噪音。
航空器永磁直流发电机通常与发动机或其他结构紧密连接，机械传动会引入噪音和振动。
针对这些问题，研究人员提出了一系列的噪音和振动控制方法。
首先是结构优化设计。
通过改变永磁直流发电机的结构和材料，减少振动和噪音的产生。
例如，采用复合材料制作转子结构，在提高强度的同时减小质量，降低噪音和振动。
其次，是采用减振措施。
通过增加减振材料、减振片等方式，吸收和隔离振动能量，减少振动和噪音的传播。
此外，还可以使用隔声材料对永磁直流发电机进行包裹，降低噪音的辐射。
再次，是控制电磁力的作用。
通过运用控制算法调整电磁力的分布，减小振动和噪音的产生。
最后，是优化电气系统的设计。
优化控制策略，减小电流和磁场的波动，降低振动和噪音水平。
永磁直流发电机噪音和振动的控制还面临着一些挑战。
首先是矛盾性目标的处理。
振动和噪音的控制往往与功率和效率之间存在矛盾关系，因此需要在满足噪音和振动控制的前提下，尽可能保持永磁直流发电机的高效率和高功率密度。
其次是系统集成的问题。
航空器用永磁直流发电机通常与其他系统和设备紧密结合，如发动机、航电系统等，因此需要考虑整个系统的协同工作，以实现综合噪音和振动的控制。
此外，噪音和振动的控制还需要综合考虑机械、电气、材料等多个学科的知识。
需要开展先进的建模和仿真研究，以指导设计和优化。
永磁同步电动机电磁振动噪声机理研究
一
堕壁 皇 …… ２ ０ １ ３ ． ． 墨 兰 ＿ ４ 鲎 墅塑 …………………………………………… 永 磁 同 步 电 动 机 电磁 振 动 噪 声 机 理 研 究
陈秋 明 ， 陈 勇
（ 合肥工业大学 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ）
摘 要： 利用解析法推导 了 Ｐ ＷＭ 变频器供电 的三相永磁 同步 电动机 的气 隙磁 场和力波的表达式 ， 重 点分析 了
中图分类号 ： Ｔ Ｍ３ ５ １ ； Ｔ Ｍ３ ４ １ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ４ － ７ ０ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ － ０ ０ ０ １ － ０ ５
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ － Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｏ ｆ ａ Ｐｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ Ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
声 主要 有两 种方 法 ： 一 是解 析法 ， 所得 结果 为解析 表
达式 ， 形 式简 洁 ， 能分 析对象 的内在规 律 ， 比较全 面 ，
国 内外 一直 有人 采用 这种方 法 ； 二是数 值仿 真法 ， 主 要 利用 有 限元分 析 ， 精度高 ， 但 计算 量大 ， 对 计 算 机 的软硬 件要 求高 。 目前 ， 随着计 算机技 术 的发展 ， 有
Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｑ ｉ ｕ － ｍｉ ｎ ｇ， Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ ｙ ０ （ Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ０ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
永磁同步电动机振动与噪声特性研究
永磁同步电动机振动与噪声特性研究一、本文概述随着科技的不断进步和环保理念的日益深入人心，永磁同步电动机（PMSM）作为一种高效、环保的驱动方式，已在诸多领域得到了广泛应用。
然而，随着其使用范围的扩大，其振动与噪声问题也逐渐显现，成为了制约其进一步发展的关键因素。
因此，本文旨在深入研究永磁同步电动机的振动与噪声特性，以期为降低其振动与噪声、提高其运行稳定性和可靠性提供理论依据和技术支持。
本文将首先介绍永磁同步电动机的基本原理和结构特点，阐述其振动与噪声产生的机理。
在此基础上，通过理论分析和实验研究相结合的方法，研究永磁同步电动机在不同工况下的振动与噪声特性，探讨其影响因素和变化规律。
本文还将对永磁同步电动机的振动与噪声抑制技术进行研究，提出有效的抑制方法和措施。
本文的研究内容不仅对于提高永磁同步电动机的性能和可靠性具有重要意义，而且对于推动永磁同步电动机的广泛应用和产业发展也具有积极的促进作用。
因此，本文的研究具有重要的理论价值和实践意义。
二、永磁同步电动机的基本原理与结构永磁同步电动机（PMSM）是一种高效、高性能的电动机，广泛应用于电动汽车、风力发电、工业机器人和精密机床等领域。
其基本原理和结构决定了其在振动和噪声特性上的表现。
永磁同步电动机的基本原理基于电磁感应和磁场相互作用。
它利用永磁体产生恒定磁场，作为励磁源，通过控制定子电流的相位和幅值，使定子磁场与转子磁场保持同步旋转。
当定子电流产生的旋转磁场与转子永磁体磁场相互作用时，会产生电磁转矩，驱动电动机旋转。
永磁同步电动机的结构主要由定子、转子和端盖等部件组成。
定子由铁心和绕组组成，铁心用于固定绕组并提供磁路，绕组则通过电流产生旋转磁场。
转子则主要由永磁体和铁心组成，永磁体提供恒定磁场，铁心则用于增强磁场强度。
端盖则用于固定定子和转子，并提供机械支撑。
在PMSM中，永磁体的使用是关键。
永磁体具有高矫顽力、高剩磁和高磁能积等特点，能够提供稳定的磁场，从而提高电动机的效率和性能。
车用永磁同步电机的结构振动分析
（ ｅｒＥ ｅｇ ｔｍｏ ｖ ｎ ｉｅｒｎ ｅ ｔｒ ｏ ｇｉ ｎｖｒｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ８ ４ ｈｎ ） Ｃｌ ｎ ｒｙＡｕｏ ｔ ｅＥ ｇｎ ｅｉｇＣ ｎｅ ，Ｔ ｎｊ Ｕ ｉｅｓｔ ｈ ｎ ｈ ｉ １０ ，Ｃ ｉａ ａ ｉ ｙ ２
５８ １
佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ）
２１ ０ ２年
由于该电机的调速范围较广 ， 难以在整个转速 力 波 谐 波 分 量 ．图 ５ 给 出 了 电 机 额 定 负 载 下 范围内避开电磁共振频率 ， 重点考虑避开常用车速 ３０ ｒ ００ｐ ｍ转速时 的谐 波分布情 况 ， 图中可 以看 从 出， 低次 谐波 分量 占 比重 较 大 ， 因此 相应 的频 率值 下 对应 的共振 点 ． 引． 该 车 的 常 用 车 速 对 应 的 电加 转 速 约 为 ∞应该 给予 重视 机 ∞ ∞ 如 ∞ ∞ ３ ０ ｒｍ， 点关 注 电机 在 该 转 速 对 ∞ 的径∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ０ ０ｐ 重 应 ∞ 向 电磁 表 ４ 额 定 负载 下 电机 不 同转 速对 应 的径 向电磁 力波 频率
［］ 庞剑 ， ３ 谌刚 ， 何华． 汽车噪 声与振 动 ［ ． 京 ： Ｍ］ 北 北京 理工大
学 出版社 ， ０ ． ２ ６ ０
［］ 陈瑞峰． ４ 直流无刷驱动电机定子的振动噪声特性研究及优化 设计 ［ ］同济大学 ， １． Ｄ． ２ １ ０ ［］ 佟 宁泽． 中型感 应电机 电磁力及 定子振 动分析 ［ ］沈 阳 ５ 大 Ｄ．
、 ４ 、 ８ 、２ 、６０ ２ ０ ２ ０３０ ３ 、 、４ 、８ ０ ０ ０ ０ ４０ ４ ０ ０ ０ 、２ 、７ 、２ 、 ８ 、 ３０ ３ ３４ ６４ ０ ０ ３ ６ ０ 、７ 、２６４０ ３３ ４ 、８０ ３ ６ 、８ ４０ ０
永磁同步电机高频振动与噪声研究
永磁同步电机高频振动与噪声研究一、概述永磁同步电机以其高效率、高功率密度及优秀的控制性能，在电动汽车、风力发电、工业驱动等领域得到了广泛应用。
随着电机运行频率的提高，高频振动与噪声问题日益凸显，成为制约永磁同步电机进一步发展的关键因素。
对永磁同步电机高频振动与噪声的研究具有重要的理论价值和实际意义。
高频振动主要来源于电机内部的电磁力波动、机械结构共振以及材料特性等因素。
这些振动不仅影响电机的稳定运行，还可能导致电机部件的疲劳损坏，降低电机的使用寿命。
同时，高频振动还会引发噪声污染，对人们的生产和生活环境造成不良影响。
针对永磁同步电机高频振动与噪声问题，国内外学者进行了大量的研究。
研究内容包括但不限于电机电磁设计优化、结构动力学分析、振动噪声测试与评估等方面。
通过改进电机电磁设计，优化绕组分布和磁极形状，可以有效降低电磁力波动，从而减少高频振动。
通过结构动力学分析，可以识别出电机的共振频率，进而采取相应的措施避免共振现象的发生。
目前对于永磁同步电机高频振动与噪声的研究仍面临一些挑战。
一方面，电机内部的电磁场和机械结构相互耦合，使得振动与噪声的产生机制复杂多样，难以准确描述和预测。
另一方面，随着电机技术的不断发展，新型材料和先进制造工艺的应用使得电机的振动噪声特性也发生了变化，需要不断更新和完善研究方法和手段。
本文旨在深入研究永磁同步电机高频振动与噪声的产生机理和影响因素，提出有效的抑制措施和优化方案，为永磁同步电机的设计、制造和运行提供理论支持和实践指导。
1. 永磁同步电机概述永磁同步电机，作为电动机和发电机的一种重要类型，以其独特的优势在现代工业中占据着举足轻重的地位。
其核心特点在于利用永磁体来建立励磁磁场，从而实现能量的高效转换。
定子产生旋转磁场，而转子则采用永磁材料制成，这种结构使得永磁同步电机在运行时能够保持稳定的磁场分布，进而实现平稳且高效的能量转换。
永磁同步电机可以分为他励电机和自励电机两种类型，前者从其他电源获得励磁电流，后者则从电机本身获取。
永磁同步电机的振动控制研究
永磁同步电机的振动控制研究摘要：随着科学技术的发展，永磁同步电机出现，其具有经济效益好、无噪声、容易控制的优势，被广泛应用在各个领域，并且取得了显著成效。
永磁同步电机在运行过程中会产生较大噪声，因此要进行控制，改善实际效果。
本文对加强振动噪声控制策略的研究，了解振动噪声产生原因，并采取行之有效的措施，保证系统稳定、高效地运行。
关键词：永磁同步电机；振动控制；研究1、永磁同步电机概述永磁同步电机的工作原理是能量之间转化，满足人们对电能的需求，而励磁电流是永磁同步电机运行的动力来源。
一是直流发电机供电的励磁方式，从本质上来看，借助滑环生成直流电流，比较简单。
二是交流励磁机供电的励磁方式，主要发挥交流励磁的作用，确保电流供应的连续性、稳定性，操作比较简单，具有较强的适用性。
三是无励磁的励磁方式，在励磁电流的基础上进行整流才能获得电能，一旦出现问题，电流互感器就会产生励磁电流，解决了变压器输出不足的问题，保证系统正常运行。
永磁同步电机是由永磁体产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体是转子产生的来源，三相定子绕组会受到旋转磁场的影响，进而发生电枢反应，感应三相对称电流。
永磁同步电机在发展中不断完善，功能更加强大，可以满足实际需求。
随着科学技术的发展，永磁同步电机逐渐完善，有着广阔市场空间。
2、永磁同步电机的特点永磁同步电机可以将电机整体安装在轮轴上，形成整体直驱系统，一个轮轴就是一个驱动单元，不需要用齿轮箱。
永磁同步电机具有功率高、效率高的特点；永磁同步电机产生热量比较少，电机冷却系统在运行时不会产生较大噪声；系统结构是全封闭的，构建出一个整体，出现故障的概率非常小，所以基本不用维护，减少了人员工作量；永磁同步电机可以承载较大的电流，稳定可靠；整个传动系统质量轻，簧下重量较轻，在单位质量内，功率较大；在没有齿轮箱的情况下，转向架系统设计是很灵活的，如柔式转向架、单轴转向架，可以有效提升列车性能。
自动调节励磁的核心是电压，通过调节电压来实现有效控制。
永磁同步电机振动噪声的分析与结构优化
摘要永磁同步电机具有结构简单、功率密度大、效率高等优势，在空间和能源有限的自主式水下航行器中得到了广泛应用。
永磁同步电机在运行过程中会产生径向电磁力和齿槽转矩，这些激励作用于电机结构，将引起电机的振动，向外辐射噪声，影响电机稳定运行和航行器的隐身性能。
本文以某自主式水下航行器配备的推进用永磁同步电机为研究对象，围绕电机振动分析和优化，分别建立了永磁同步电机的电磁场模型、结构模型以及瞬态动力学耦合模型，从解析、仿真和实验的层面，对电机进行了如下研究：首先，分析了永磁同步电机电磁激励的分布规律。
通过解析，推导出电磁力波的阶数与频率；建立了永磁同步电机的电磁有限元仿真模型，计算得到了电磁场的时空分布，经过傅里叶分解，得到了电磁力的频域特征。
给出了齿槽转矩的解析式，并进行了数值仿真，分析了齿槽转矩的分布规律。
其次，研究了永磁同步电机定子系统的模态特性。
通过机电类比法，推导出电机定子系统固有频率的解析式；建立了电机定子系统的有限元模型，对其固有频率和振型进行了仿真分析。
采用运行模态试验方法，搭建实验平台，完成了永磁同步电机的模态测试，辨识出电机定子系统的固有频率。
再次，研究了永磁同步电机的振动响应。
关联电磁场与结构场，建立耦合模型，把电磁激励加载至定子系统，得到了电机壳体上一点振动的响应特性，对其进行傅里叶分解，得到了振动的频域分布。
搭建实验平台，测取了两种工况下电机壳体表面的振动响应，验证了上述分析方法的正确性。
最后，开展了永磁同步电机的减振优化设计。
分别从降低电磁激励和调整结构模态的角度出发，选取了若干结构参数，分析了它们对于振动的影响，以此为基础对电机进行了优化。
优化后，经仿真计算，电机的振动幅值得到了降低。
关键词：永磁同步电机；电磁激励；模态；振动响应；AUVVibration Analysis and Structure Optimization ofPermanent Magnet Synchronous MotorAbstractPMSM(Permanent magnetic synchronous motor )has a simple structure with high power density and efficiency. Due to these advantages, PMSM has been applied to AUV, which has limited space and energy supply. However, its inherent characteristic would introduce radial electromagnetic force and cogging torque. The vibration caused by these stimulations becomes the origin of noise, which will do harm to the stability of the motor and AUV’s stealth performance.This dissertation studies onthe vibration and optimization of a PMSM equipped on an AUV. Focusing on vibration and optimization of the PMSM, multiphysics fields are built, including electromagnetic field, structure field andcoupled transient-structure field, from the perspective of analysis, simulation and experiment. The main content of the paper is shown as follows：Firstly, the electromagnetic stimulation which causes vibration of the PMSM is analyzed. Orders and frequencies of theelectromagnetic force are calculated using analytical method. FEAmodel is established to obtain further information about the magnetic field’s distribution spanning in time and space. FFT is performed to acquire the magnetic field’s distribution in frequency domain. The cogging torque is also analyzed and simulated.Then, the dissertation focuses on the modal analysis of the stator from the mechanism perspective. Electromechanical analogy is utilized to acquire the analysis formula for the natural frequencies of the stator system. Simulation is then conducted to obtain the accurate value of the natural frequencies and modal shapes. OMA is performed to identify modal parameters experimentally.Thirdly, vibration response is studied. The coupledmodel between the electromagnetic field and the structure field is established. The electromagnetic stimulation is loaded onto the stator system to get time-domain response of a point. The result is then transferred by FFT to frequency domain. Vibration amplitudes under different working conditionsare measured by experiment to validate the previous methodology.At last, a method intended to reduce vibration is performed. In order to reduce the stimulation amplitudes and adjust the natural frequency, effects of several structural parametersare studied. Based on the previous analysis, the simulation result shows that the motor after optimization has lower vibration level.Key words: PMSM; Electromagnetic Stimulation; Modal; Vibration Response; AUV目 录摘要 (I)Abstract (I)第一章绪论................................................................................................................. - 1 -1.1研究背景......................................................................................................... - 1 -1.2国内外研究现状............................................................................................. - 2 -1.2.1电磁激励的研究.................................................................................. - 2 -1.2.2结构模态特性的研究.......................................................................... - 3 -1.2.3电磁激励下振动响应的研究.............................................................. - 4 -1.3研究内容......................................................................................................... - 5 -第二章永磁同步电机电磁激励分析......................................................................... - 7 -2.1引言................................................................................................................. - 7 -2.2径向电磁力..................................................................................................... - 7 -2.2.1径向电磁力的解析计算...................................................................... - 7 -2.2.2磁场分布及径向电磁力的仿真分析................................................ - 10 -2.2.3变频供电下的振动激励.................................................................... - 15 -2.3齿槽转矩....................................................................................................... - 17 -2.3.1齿槽转矩的解析计算........................................................................ - 17 -2.3.2齿槽转矩的仿真计算........................................................................ - 19 -2.4本章小结....................................................................................................... - 20 -第三章永磁同步电机定子结构模态分析............................................................... - 21 -3.1引言............................................................................................................... - 21 -3.2定子系统的双环模型................................................................................... - 21 -3.2.1机电类比法........................................................................................ - 21 -3.2.2双环模型............................................................................................ - 22 -3.3结构模态的有限元仿真............................................................................... - 25 -3.3.1定子铁芯的模态分析........................................................................ - 25 -3.3.2绕组对定子铁心模态的影响............................................................ - 27 -3.3.3定子系统的模态................................................................................ - 29 -3.4永磁同步电机的模态实验........................................................................... - 31 -3.4.1自互谱法的基本原理........................................................................ - 32 -3.4.2永磁同步电机的运行模态实验........................................................ - 33 -3.5本章小结....................................................................................................... - 36 -第四章电磁激励作用下的振动响应....................................................................... - 37 -4.1振动响应的解析计算................................................................................... - 37 -4.2电磁力作用下的振动响应........................................................................... - 37 -4.3齿槽转矩作用下的振动响应....................................................................... - 39 -4.4 永磁同步电机振动响应的实验验证.......................................................... - 40 -4.4.1 两种电磁激励下的振动响应........................................................... - 40 -4.4.2 齿槽转矩作用下的振动响应........................................................... - 43 -4.5本章小结....................................................................................................... - 44 -第五章永磁同步电机减振优化设计....................................................................... - 45 -5.1引言............................................................................................................... - 45 -5.2电磁激励的优化........................................................................................... - 45 -5.2.1设计变量的确立................................................................................ - 45 -5.2.2齿顶弧偏移对于电磁激励的影响.................................................... - 46 -5.3定子模态优化............................................................................................... - 47 -5.3.1优化目标的确立................................................................................ - 47 -5.3.2设计变量的选择................................................................................ - 48 -5.3.3基于响应面法的定子模态优化........................................................ - 49 -5.4优化后的振动响应....................................................................................... - 52 -5.5本章小结....................................................................................................... - 53 -第六章总结与展望................................................................................................... - 54 -6.1总结............................................................................................................... - 54 -6.2展望............................................................................................................... - 54 -参考文献............................................................................................................... - 56 -攻读学位期间发表学术论文情况............................................................................. - 58 -致谢..................................................................................................................... - 59 -中国运载火箭技术研究院学位论文版权使用授权书............................................. - 60 -第一章绪论1.1研究背景本课题来源于某自主式水下航行器电推进装置项目。
永磁同步电机电磁振动分析与抑制
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这是《永磁同步电机电磁振动分析与抑制》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
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同时，作者还指出了一些常用的抑制方法，例如优化结构设计、采用合适的滤波器等。这些方法 在实际应用中已被证明是有效的，对于从事相关研究的读者来说无疑是一笔宝贵的财富。
在阅读这本书的过程中，我深感作者对永磁同步电机电磁振动的见解独到，并且以实例为依托， 娓娓道来，使人易于理解。书中凝结了作者多年的研究成果和实践经验，具有很强的实用性。我 在阅读过程中也产生了许多感悟，对书中人物情节产生了共鸣，特别是对作者所强调的重视基础 理论和实际应用结合的观点深表赞同。
通过研究发现，永磁同步电机的电磁振动主要来源于电磁场与机械结构的耦合作用。电磁场的变 化会引起机械结构的振动，同时机械结构的振动也会影响电磁场的变化。我们还发现电磁振动的 频率和幅值受到多种因素的影响，如电机转速、电磁参数、机械结构等。
内容摘要
电磁振动对永磁同步电机的性能和稳定性有重要影响。过大的电磁振动会导致电机产生噪音、振 动和异常磨损等问题，严重影响电机的正常运行和使用寿命。因此，对电磁振动进行抑制是非常 必要的。我们设计的新型电磁振动抑制器，通过改变电磁参数和机械结构，有效地降低了电磁振 动对电机性能的影响，提高了电机的稳定性和可靠性。
目录分析
通过对《永磁同步电机电磁振动分析与抑制》这本书的目录分析，我们可以看到作者系统地阐述 了永磁同步电机电磁振动的产生机理、分析方法和抑制技术。重点章节展示了作者利用有限元方 法对电磁振动进行数值模拟和设计新型电磁振动抑制器的成果。难点章节则提供了对理论和实践 内容的深入讨论和理解辅助。全书旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考和指导，具有重 要的学术价值和应用前景。
基于直轴电流弱磁作用的永磁同步电机抑制振动控制方法
基于直轴电流弱磁作用的永磁同步电机抑制
振动控制方法
永磁同步电机是一种高效、低噪音的电机类型，被广泛应用于各种工业和家用
场合。
然而，在运行过程中，电机可能会产生振动噪音，影响其正常运行和使用。
为了解决这个问题，基于直轴电流弱磁作用的抑制振动控制方法被提出。
在基于直轴电流弱磁作用的抑制振动控制方法中，主要考虑了永磁同步电机的
磁链变化对振动的影响。
通过调节直轴电流的大小和方向，可以改变电机磁链的强度和方向，从而减小振动的幅度。
具体而言，控制方法可以分为以下几个步骤。
首先，通过传感器获取电机的振
动信号。
然后，将振动信号转化为控制器所需的电信号，并对其进行处理。
接下来，在控制器中，根据设定的控制算法，计算出合适的直轴电流信号。
最后，将计算得到的直轴电流信号送入电机控制器中，实现对电机的抑制振动控制。
该控制方法的核心是通过调节直轴电流的大小和方向，控制电机的磁链变化，
从而抑制振动的发生。
通过在不同频率范围内对直轴电流进行调节，可以实现对不同频率的振动信号的抑制控制。
同时，该方法不需要增加额外的装置或改变电机的结构，具有简单实用的优势。
总之，基于直轴电流弱磁作用的永磁同步电机抑制振动控制方法可以有效减小
电机振动引起的噪音和震动，提升电机的稳定性和使用效果。
这种控制方法在电机工程领域具有重要的应用价值，可在各类电机系统中广泛采用。
永磁同步电机的振动与噪音解析
理想次数
二、定位力矩
啸叫
大电机噪音与电流波形 噪音频率为电流频率的18倍 机械转速的180次
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理想次数
三、方波无刷直流电机力矩波动与噪音
波动力矩 波动力矩—指令一定下不同转角对应的电磁力矩波动分量 引起的原因：电动势e和电流 i 的波形偏离了理想波形
Tr
1
ei
T
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❖存在幅值偏差Δi
Tr
2 i sin 2
3
--υ＝2P
❖ 存在相位偏差Δθ
Tr
2 i cos 2
3
--υ＝2P
❖ 存在恒定成分ΔI
Tr I sin --υ＝P
存在 次谐波成分i
Tr icos( 1)
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五、抑制措施
电机本体
定位力矩 优化电机系统固有频率
控制器
力矩波动
方波驱动器 正弦波驱动器
第6页/共31页
一、振动与噪音机理
合成磁动势：
F (,t) Fs cos[p(1 ) 1t] Frk cos[kp(0 t)]
k
气隙磁密： B (，t) F / S
单位面积力： B2 (，t) 20
N, cos( t) ,
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一、振动与噪音机理
一、不随时间变化的恒定力波，即零次力波。恒定力波只是对定 子铁心产生静压力时铁心产生静变形，不产生振动和噪音; 二、定子磁动势同次谐波，力波角频率为2ηω1; 三、转子磁动势同次谐波，力波角频率为2kω1; 四、定子磁动势不同次谐波，力波角频率为(ηi±ηj)ω1 ; 五、转子磁动势不同次谐波力波，角频率为(ki±kj)ω1 ; 六、定、转子磁动势不同次谐波力波，角频率为(ηi±kj)ω1; 七、定、转子磁动势同次谐波力波，角频率为2ηiω1;
永磁同步电机振动 书
永磁同步电机振动书1. 引言1.1 研究背景现代永磁同步电机在工业领域得到了广泛应用，其高效、节能、性能稳定的特点受到了市场的认可。
随着永磁同步电机功率不断增加和应用环境条件的复杂化，振动问题逐渐凸显出来。
永磁同步电机振动不仅会影响其性能和寿命，还可能对周围设备和操作人员造成影响。
目前，针对永磁同步电机振动问题的研究已经引起了学术界和工业界的关注。
通过对永磁同步电机振动特点、振动机理、振动抑制方法等方面的分析研究，可以为解决永磁同步电机振动问题提供理论支持和实践指导。
开展对永磁同步电机振动问题的深入研究具有重要的理论和应用意义。
本文旨在系统地探讨永磁同步电机振动问题，分析其振动特点和机理，总结振动抑制方法，并通过实验研究和仿真分析进行验证。
希望通过本文的研究，能够全面了解永磁同步电机振动问题的影响及解决方法，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1.2 研究目的所要讨论的《永磁同步电机振动》是一个热门话题。
这本书旨在探讨永磁同步电机振动的特点、机理、抑制方法，并通过实验研究及仿真分析来深入剖析这一现象。
本书的研究目的主要包括：解析永磁同步电机振动的成因，探讨振动对永磁同步电机性能的影响，探讨振动抑制方法的有效性，为今后永磁同步电机振动问题的解决提供理论基础和实践指导。
研究目的非常明确，即通过对永磁同步电机振动进行深入研究，揭示其本质机理，探讨振动抑制方法的有效性，并最终评价振动对永磁同步电机性能的影响。
通过系统的分析和实验验证，期望为永磁同步电机振动问题的解决提供全面的解决方案。
2. 正文2.1 永磁同步电机振动特点永磁同步电机是一种性能优异的电机，在许多领域得到广泛应用。
由于永磁同步电机的结构特点和电磁特性，会出现振动现象。
永磁同步电机振动有以下几个特点：1. 高频振动：永磁同步电机由于磁铁和铁芯的特性，在工作过程中会出现高频振动。
这种振动频率通常在几千赫兹以上，对电机的整体性能和稳定性产生影响。
永磁同步推进电机电磁振动分析
2017年12月电工技术学报Vol.32 No. 23 第32卷第23期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Dec. 2017 DOI：10.19595/ki.1000-6753.tces.161991永磁同步推进电机电磁振动分析陈益广1韩柏然1沈勇环1魏娟2郭喜彬2（1. 天津大学智能电网教育部重点实验室天津 3000722. 北京精密机电控制设备研究所北京 100076）摘要依据Maxwell应力方程推导了永磁同步电机径向电磁力的解析表达式，分析归纳了电机内各阶次、各频率径向电磁力的来源。
以一台45槽10极永磁同步推进电机为例，分别建立了电机电磁有限元模型和结构有限元模型，并进行了模态分析；将电磁有限元模型中得到的径向电磁力耦合到结构有限元模型中，对电机进行了电磁振动谐响应分析；最后将样机实测加速度频谱与有限元仿真结果进行对比，验证了径向电磁力解析式及电磁振动有限元仿真结果的正确性。
关键词：永磁同步推进电机电磁振动径向电磁力谐响应分析中图分类号：TM351Electromagnetic Vibration Analysis of Permanent MagnetSynchronous Propulsion MotorChen Yiguang1 Han Boran1 Shen Yonghuan1 Wei Juan2 Guo Xibin2(1. Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education Tianjin UniversityTianjin 300072 China2. Beijing Research Institute of Precise Mechanical and Electronic Control EquipmentBeijing 100076 China)Abstract The analytical expressions of permanent magnet synchronous motor radial electromagnetic force are derived according to the Maxwell stress equation, and the sources of radial electromagnetic force of each order and frequency are analyzed and concluded. Taking a 45-slot 10-pole permanent magnet synchronous propulsion motor (PMSPM) as an example, the electromagnetic finite element model and structure finite element model of the motor are established respectively. Then the modal analysis is carried out on the motor. The radial electromagnetic force obtained from the electromagnetic finite element model is coupled to the structural finite element model, so that the harmonic response analysis is performed on the electromagnetic vibration of the motor. Finally, the acceleration spectrum of the prototype is compared with the corresponding finite element simulation result, which have verified the correctness of the radial electromagnetic force analytic expressions and finite element simulation results.Keywords：Permanent magnet synchronous propulsion motor, electromagnetic vibration, radial electromagnetic force, harmonic response analysis0引言推进电机是舰船和水下装备的动力核心[1]。
永磁同步电动机振动和噪声抑制的研究
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｐ ＭＳ Ｍ ；ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ；ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｎ ｓ ｕ ｐ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｐ ＭＳ Ｍ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｂ ｙ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｌ ａ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ，ａ ｎ ｄ
关键词 ：永磁同步电机 ；振动 ；噪声 ；有限元分析
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ ３ ５ １ ；Ｔ Ｍ ３ ４ １ 文献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ４） ０ ３ — ０ ０ ２ ０ — ０ ４
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｕｐ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｇ Ｖｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｐｅ ｒ ｍａ ｎｅ ｎ ｔ Ｍａ ｇ ｎｅ ｔ Ｓｙ ｎ ｃ ｈｒ ｏ ｎ ｏ ｕｓ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
第４ ７卷 第 ３期
２ ０ １ ４年 ３月
Ｖｏ １ ． ４ ７ ． Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ４
永 磁 同步 电 动 机 振 动 和 噪 声 抑 制 的 研 究
陈治宇，黄 开胜 ，田燕飞 ，陈风凯
（ 广东工业大学 ，广州 ５ １ ０ ０ ０ ６ ）
电动汽车用永磁同步电动机混沌振动的控制
电动汽车用永磁同步电动机混沌振动的控制王靖岳;王浩天;李学明【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2013(032)001【摘要】The permanent magnet synchronous motor system with non-smooth air-gap model is established. Chaotic vibration in the system is revealed with the time history diagram, phase trajectory map, Poincaré map, Lyapunov exponents and power spectra of the system. In order to eliminate the chaotic vibration in permanent magnet synchronous motor system, a nonlinear feedback controller is applied on this system by selecting the appropriate control parameters to control the chaotic vibration in the original permanent magnet synchronous motor system to a stable periodic motion. The results of numerical simulation show that the control method is effective and feasible.%建立非均匀气隙永磁同步电动机系统的数学模型,用系统的时间历程图、相轨迹图、庞加莱映射图、李雅普诺夫指数和功率谱图揭示混沌振动.为消除永磁同步电动机系统中的混沌振动,在此系统上施加一个非线性反馈控制器,通过选取适当的控制参数,可将原来永磁同步电动机系统中的混沌振动控制到稳定的周期运动.数值仿真结果表明该控制方法的有效性与可行性.【总页数】4页(P42-45)【作者】王靖岳;王浩天;李学明【作者单位】沈阳理工大学汽车与交通学院,辽宁沈阳110159;沈阳航空航天大学,辽宁沈阳110136;广汽日野(沈阳)汽车有限公司,辽宁沈阳110027【正文语种】中文【中图分类】TM301.2;O322【相关文献】1.电动汽车用永磁同步电动机转子位置自检测控制系统 [J], 周香珍;张顺2.电动汽车用永磁同步电动机弱磁控制系统研究 [J], 马立丽;朱明星3.电动汽车用内置式永磁同步电动机精确转矩控制方法 [J], 朱元;武四辈;吴志红;陆科4.电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究(一)——恒转矩控制及弱磁控制时的功率特性 [J], 徐衍亮5.电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究(二)——最大输入功率弱磁控制的功率特性及等效电流控制策略 [J], 徐衍亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
永磁同步电机振动优化方案
永磁同步电机振动优化方案英文回答：Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) are widely used in various industrial applications due to their high efficiency, high power density, and low maintenance requirements. However, PMSMs may experience vibration issues under certain operating conditions, which can affect their performance and reliability. To address this issue, several optimization techniques can be employed to reduce vibration and improve the overall performance of PMSMs.One common approach to vibration optimization in PMSMs is through the design of the rotor structure. By optimizing the rotor's geometry, mass distribution, and material properties, it is possible to reduce the natural frequencies of the rotor, thereby avoiding resonance with excitation frequencies. Additionally, using damping materials or coatings on the rotor's surface can help to dissipate vibrational energy and further reduce vibrationlevels.Another effective vibration optimization technique is through the design of the stator windings. By carefully selecting the number of slots and poles in the stator, itis possible to minimize the electromagnetic forces that contribute to vibration. Additionally, using skewed slots or fractional-slot windings can help to reduce torqueripple and electromagnetic noise, which can also contribute to vibration.Furthermore, optimizing the control strategy of the PMSM can also help to reduce vibration. By employing advanced control algorithms, such as field-oriented control (FOC) or direct torque control (DTC), it is possible to suppress torque ripple and improve the overall stability of the motor. This can lead to reduced vibration levels and improved performance.In addition to these design and control optimization techniques, it is also important to consider the mechanical aspects of the PMSM in order to minimize vibration. Thisincludes ensuring proper alignment of the motor components, using appropriate bearings and couplings, and implementing vibration isolation measures.By implementing a comprehensive approach that encompasses both design and control optimization, it is possible to significantly reduce vibration in PMSMs and improve their overall performance. This can lead to increased efficiency, reliability, and lifespan of the motor.中文回答：永磁同步电机（PMSM）由于其高效率、高功率密度和低维护要求而被广泛应用于各种工业应用中。
异步起动永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施的研究
微电机MICROMOTORS第53卷第1期2020年 1月V v I.23. No 1Dec. 2020异步起动永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施的研究唐旭，林旭梅，朱文杰(青岛理工大学信息与控制工程学院，山东青岛266525)摘 要：现有关于永磁电机电磁振动的研究主要围绕单边开槽永磁电机展开，而异步起动永磁同步电动机的定转子双边开槽、永磁体内置于转子铁心内部，导致其电磁振动特性及抑制措施的研究难度大幅增加。
本文针对异步起动 永磁同步电动机的负载运行，提岀了一种新的电磁力解析分析方法，建立了不同阶数、频率的电磁力与电机定转子齿槽参数之间的明晰关系。
利用机械阻抗法计算了电机主要低阶电磁力的电磁振动响应，并得到了对电机电磁振动 起主要作用的低阶电磁力的频率。
进一步研究了通过改变定子齿宽抑制上述主要电磁力，并得到了相应的定子齿宽确定方法，利用有限元法验证了上述抑制措施的有效性。
关键词： 异步起动永磁同步电动机；负载运行；电磁力；解析分析；抑制措施中图分类号：TM351； TM341 文献标志码：A 文章编号：101-6848(2020)1-001-06Stady of Charccteristico and Suppression Metiodo of ElectrcmagnetieViOrction in Line-stare Permaneyi Magnei Synchrcnous MotorTANG Xc, LINXumei, ZHUWenjie(School of 1/00X10100 and Control Engineering , Qingdao University f Tectnolofy ,Qingdao SSan/on/ 266525, China)Abstrcct : TFie existing resenrch oo electromaagettc vinratioo of permdgegt mdaget motoro mainVp fochses oosingle sine slotten permdgegt mdaget motors. While the resenrch oo electromaaaet-c vinratioo characte/sticr ang suppressioo methoOs of liae-sta/ perrmamt maaget sypchrogoos motoro (LSPMSM) is vero dimichlt, be-chnso of the statoo ang rotoo slcOs as welV as the inte/oc permaaegt maagets. N this paneo , a gew analytichV analysis methoO of electromaageec forcc was prooosen wien LSPMSM ooerates ungec loat. TFiis methoO chg cleerep —u OU s U the relationsoin betoeen the electromaaget-c forces of dmeregt o /—s and freguegcies angthe parametero of the teeth ang sUns of statoo ang rotoo. TFie mechanicht impegagce methoO was cseg to cht- chlate the electromaagegc vinratiog resyonso of the main U wo /cs electromaanet-c forcc of the motoo, angthe f/quegcy of the low-oraeo electromaaget-c forcc wOich playeg a major rote in the electromaagegc vinra-hon of the motoo was oOtaigeg . Furthermore , the atove electromaaget-c force was sucpresseg bp changing the teeth width of statoo , ang the cegespongmg methoO to determige the teeth width of statoo was oOtaigeg . Tiefinite eUm —t methoO was use- to veritp the effectiveness of the anove suupression methoO.Key words : UgeothO permdgegtsypchronoos motoo ； onerating ungeo loat ； ekctromaaget-c forcc ；analyticht analysis ； sucpressioo methoOo 引言电机的振动噪声主要分为三类：电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声，其中，电磁噪声是电机振动噪声的主要来源。
永磁电机电磁振动及变开关频率振动抑制技术试验探究
第27卷㊀第12期2023年12月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.27No.12Dec.2023㊀㊀㊀㊀㊀㊀永磁电机电磁振动及变开关频率振动抑制技术试验探究洪剑锋,㊀曹君慈,㊀刘亚静(北京交通大学电气工程学院,北京100084)摘㊀要:针对变频器驱动的永磁电机电磁振动特点,采用时域㊁频域均方根值及1/3倍频程值评价了周期和随机开关频率脉宽调制方案对永磁电机高频电磁振动性能的影响㊂首先理论分析变频器供电下的电机电磁场和电磁力特性,然后介绍常用的周期开关频率和随机开关频率高频电磁振动抑制原理,最后在一台永磁电机上对两种抑制技术进行全方位的评价和试验验证,结果表明,采用变频器供电时,电机电磁振动会引入显著的开关频率及其倍数附近谐波分量,采用周期和随机开关频率的方案虽然能够降低开关频率电磁振动的幅值,但会增加其他振动频谱分量㊂相比于传统的固定开关频率方式,无论从整个时域上的均方根值,还是频域上的均方根值和1/3倍频程值,两种技术方案下电机电磁振动均会增加,抑制效果有限㊂关键词:永磁同步电机;电磁力;高频电磁振动;周期开关频率;随机开关频率;振动削弱DOI :10.15938/j.emc.2023.12.006中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号:1007-449X(2023)12-0052-10㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-12-12基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(2022RC010)作者简介:洪剑锋(1988 ),男,博士,副教授,研究方向为永磁电机电磁振动分析与控制;曹君慈(1979 ),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为电机多物理场分析与优化设计;刘亚静(1981 ),男,博士,讲师,研究方向为永磁电机控制㊂通信作者:洪剑锋Experimental research on PWM technique for vibration reduction inPM motorHONG Jianfeng,㊀CAO Junci,㊀LIU Yajing(School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100084,China)Abstract :The effects of periodic and random switching frequency pulse width modulation schemes on high frequency electromagnetic vibration of permanent magnet motor were experimentally analyzed from the time domain,frequency domain and 1/3octave range value of the vibration.Firstly,the electromagnetic field and electromagnetic force characteristics of the motor were theoretically calculated and analyzed.Then,the high-frequency electromagnetic vibration suppression principles of the common periodic switc-hing frequency and random switching frequency were introduced.Finally,two suppression technologies were tested and verified in detail on a permanent magnet motor.The results show that when the motor isfed by the inverter,the electromagnetic vibration of the motor will introduce significant harmonic compo-nents near the switching frequency and its multiples.Although in the schemes the amplitude of electro-magnetic vibration of switching frequency is reduced,other vibration spectrum components are pared with the traditional fixed switching frequency mode,the electromagnetic vibration of the motor under the two technical schemes will increase the root mean square value in time domain and 1/3octaverange value in the frequency domain,and there is no suppression effect.Keywords:permanent magnet synchronous motor;electromagnetic force;high-frequency electromagnetic vibration;period switch frequency;random switch frequency;vibration reduction0㊀引㊀言永磁同步电机由于高功率密度而易实现轻量化,广泛应用到宝马㊁特斯拉㊁日本Toyota Prius㊁比亚迪㊁精进电动等主流品牌电动汽车,是当前最主流的一类电动汽车驱动电机㊂变频器供电的车用电机系统振动和噪声成为汽车主要的电磁振动噪声源[1]㊂近年来,国内外学者针对车用永磁电机的电磁振动噪声问题开展了大量研究,取得了一定成果㊂针对变频器下的电机振动噪声问题,经过各国学者的深入研究,已经取得了一些实质性的成果,并总结了一些通用性的规律[2-5]:变频器引入会增加电机气隙中高次谐波磁场和开关频率相关的电磁力和电磁振动㊂定子磁场的主要谐波频率满足关系: f k=k1f sʃk2f0,其中k1和k2为奇偶性相异的正整数,例如f s+2f0㊁f s-4f0 ㊂变频器供电时主要增加的激振力由基波磁场与k次谐波电流产生基波磁场相互作用产生,阶数为0阶或2p阶,频率f n=k4f sʃk5f0,其中k4和k5为奇偶性相同的正整数,例如f s+ f0㊁f s-3f0 ㊂其中,f s是载波频率,f0是电机基波频率㊂变频器供电的永磁电机振动噪声频率至少增加5dB[6]㊂致力于变频器驱动电机时带来的一系列振动问题的解决,各国学者都付出了巨大的努力,归结起来,总共有如下几种方案:1)加装滤波器㊂最简单的消除电机高频方案是在电机和逆变器之间加装滤波器[7],电抗值越大,高频滤波效果越好,但电抗器上的电抗压降越大,从逆变器出来的电压越大,进而对逆变器的容量要求增加㊂对于电抗器带来的问题,有学者提出采用电感㊁电容及其组合装置的无源滤波方法[8]㊂该装置能够消除一定带宽的电流谐波,从而降低高频激振力和振动,但是这种电感电容需要的额定功率较大,因此器件的体积也较大㊂对于不同的工况需要不同的滤波电容或电感,FERREIRA J A等[9]提出一种可变滤波频率的结构,通过切换电容值可以在两个极限频率之间进行调整㊂针对无源滤波器的问题,许多学者提出有源滤波器的结构[10],逆变器与电机之间通过无源滤波器件相连,同时,另一套采用高开关频率MOSFET 或者SiC器件的逆变器输出与主电路上无源滤波器中谐波反相位的谐波分量㊂该结构的缺点是两个逆变器需要时域上的协调控制才能达到良好的效果㊂2)控制策略优化㊂目前,国内外学者对低成本高频电磁振动噪声抑制研究主要集中在脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)策略上,其思路为将载波频段附近的电压㊁电流㊁振动和噪声谐波分量分散到更宽的频带范围内㊂文献[11-12]采用随机化载波频率,使原本集中的边带谐波能量扩展至较宽的频域范围,结果表明在中心频率的噪声抑制效果达到22dB㊂为使采样频率固定,文献[13]提出一种变延时技术的随机开关频率脉宽调制方法,实验表明该方法能有效地将电流频谱均匀分布在较宽的范围内且能有效降低开关频率的幅值㊂文献[14]提出一种伪随机高频方波信号的随机开关频率脉宽调制方法,结果表明中心频率的噪声至少降了10dB㊂为避免应用随机PWM方法时宽频率范围内引起电机振动的问题,文献[15]提出一种特定谐波消除的随机开关频率脉宽调制方法,并进行了仿真和实验结果验证㊂为了降低双三相永磁电机的高频电磁振动噪声,MIY-AMA Y等[16]提出一种载波移相的调制方法来消除逆变器中的开关频率谐波,该方法通过优化功率管的触发角来消除主导的谐波电流㊂西班牙的RUIZ G A等[17]提出一种梯形波为调制波的PWM控制方案,该方案中的电流谐波量大大减小,且谐波幅值也有效降低,从而力的幅值也随之减小㊂LE B J等[18]从理论出发探究载波频率的影响,得出最优载波频率的选取应该避开电机的0阶和2阶固有频率㊂华中科技大学的袁飞雄等[19]提出通过调节PWM载波来调节输出电流的频率和相位,从而与电机开槽振动的0或2p阶频率可以形成相消干涉,并在一台开绕组永磁同步电机上进行试验,结果表明,该方法有效降低了电机高频振动㊂周期开关频率调制技术可以有效抑制高频电磁振动噪声㊂HUANG Jin等[20]对锯齿波的周期开关频率调制技术进行了研究,结果表明,中心频率段的线电压幅值至少降低30%㊂随后,该学者将锯齿波35第12期洪剑锋等:永磁电机电磁振动及变开关频率振动抑制技术试验探究周期开关频率调制技术与异步载波调制技术相结合[21],进一步降低了高频电压的幅值㊂文献[22]对锯齿波和正弦波两种典型周期开关频率调制方法进行理论分析和不同工况下的电流及声振实验验证,结果表明,周期扩频调制能够有效抑制电机电流谐波且开关频率段中心频带噪声优化20dBA以上㊂综上,对于学者提出的随机和周期开关频率PWM调制策略效果而言,均以开关频率及附近振动噪声幅值作为评判标准㊂虽然幅值可以作为一种评价指标,但是电机的振动噪声是一个广谱参数值,且人耳对噪声的敏感并不局限于某个频率的噪声值,因此,在技术方案的振动噪声性能评估上应增加其他评判手段㊂本文提出从振动噪声的时域㊁频域以及1/3倍频程3个方面全面评价减振技术方案性能,对常用的周期开关频率PWM(periodic-switching-frequency PWM,PPWM)调制策略和随机开关频率PWM(random-switching-frequency PWM,RPWM)调制策略下电机高频电磁振动特性进行分析㊂首先,对变频器供电下的电机电磁场和电磁力进行计算和分析㊂然后,对PPWM和RPWM的振动抑制原理进行简要介绍㊂最后,对一台7.5kW的永磁同步电机的振动进行实际测量,分析2种抑制方案的减振规律,详细探究2种抑制方案的影响因素,并从时域㊁频率以及1/3倍频程全方位对比2种方案的减振效果㊂1 电磁力模型永磁同步电机定子铁心振动主要由定子内表面所受到的径向电磁力F n引起,则铁心内表面所受电磁力可以表示为F n=B2n/(2μ0)㊂(1)式中:B n为铁心内表面气隙磁场的法向分量;μ0为空气磁导率㊂不考虑铁心磁路磁阻的影响,可以将永磁同步电机气隙磁场表示为B n(θ,t)=f a(θ,t)λ(θ,t)㊂(2)式中:θ为空间机械角度;f a(θ,t)为气隙磁动势;λ(θ,t)为气隙磁导㊂对于定子开槽时的气隙磁导可以近似表示为λ(θ)=λ0①+ðlλl②㊂(3)式中:λ0是磁导平均分量;λl是气隙l次磁导分量㊂变频器供电时永磁电机中的磁动势可写为f a(θ,t)=F0cos(pθ-ω0t-φ0)③+ðFνcos(νpθʃω0t-φν)④+ðFμcos(μpθ-μω0t-φμ)⑤+ðF k cos(pθ-kω0t-φk)⑥+ðF kv cos(vpθʃkω0t-φkv)⑦㊂(4)式中:p为电机极对数;ω0为电机基波角频率;φ为各项磁动势对应相位;ν为定子磁动势空间谐波次数;μ为转子磁动势空间谐波次数;k为谐波电流的次数;kω0为对应的角频率㊂变频器引入磁动势后可分为几项:③式为定子基波电流和转子永磁体产生的基波磁动势;④式为定子基波电流产生的谐波磁动势;⑤式为转子永磁体产生的谐波磁动势;⑥式为定子谐波电流产生的基波磁动势;⑦式为定子谐波电流产生的谐波磁动势㊂当使用正弦电流供电时,电机内不存在k次谐波电流,⑥式和⑦式所表示的磁动势不存在㊂当电机为变频器供电时,变频器输出的电压谐波会在电机内产生相同频率的电流谐波㊂变频器供电时电机电流谐波的频率可表示为f k=kω0/(2π)=k1f sʃk2f0㊂(5)式中:f s是变频器载波频率;f0是电机的基波频率; k1和k2是奇偶互异的正整数,三相电机中,k2不能取3的倍数,如f sʃ2f0㊁f sʃ4f0㊁2f sʃf0㊁2f sʃ5f0等㊂综合式(1)~式(4),可求得变频驱动永磁电机中电磁力的阶次和频率特征㊂由于高次谐波磁导相对于平均磁导而言幅值较小,且谐波磁动势相对于空间基波磁动势幅值较小,因此,忽略高次谐波磁动势和高次谐波磁导(lȡ2)的影响,整理得到电磁激振力的阶数和频率特性如表1所示㊂由表可知,当电机为正弦电流供电时,低频振动的阶数与电机的极对数㊁定转子谐波次数和槽数有关,振动的频率为电流基波的偶数倍频率,其中以2f0为主㊂当电机电流中存在频率为kf0低次电流谐波时,低次电流谐波也会引起低频振动,振动频率为(kʃ1)f0,振动阶数为0阶或2p阶㊂在载波频率及其倍频附近,变频器引入的电流谐波引起0阶或2p阶的高频振动,电磁激振力的频率表示为f n=(kʃ1)f0=k3f sʃk4f0㊂(6)式中k3㊁k4是奇偶性相同的正整数,如f sʃf0㊁f sʃ3f0㊁2f sʃ2f0㊁2f sʃ4f0等㊂45电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀表1㊀变频器供电时电机径向电磁力的阶数和频率Table1㊀Order and frequency of radial force of permanent magnet synchronous motor fed by inverter 电磁力源来源1来源2阶数频率正弦电流产生磁场相互作用①③①③2p2f0①③①④(νʃ1)p2f0①③①⑤(μʃ1)p(μʃ1)f0①③②③(2p-Z)2f0②③②③2(Zʃp)或2p2f0①③②④(νʃ1)p-Z2f0①③②⑤(μʃ1)p-Z(μʃ1)f0①④①④(ν1-ν2)p2f0①⑤①⑤(μ1-μ2)p(μ1-μ2)f0①④①⑤(ν-μ)p(ν-μ)f0谐波电流产生磁场相互作用①③①⑥0或2p(kʃ1)f0①⑥①⑥0或2p(k1ʃk2)f0①⑥①④(νʃ1)p(kʃ1)f0①⑥①⑤(μʃ1)p(kʃμ)f02㊀变开关频率PWM技术原理当控制器采用PWM技术时,高次谐波电流会产生高频电磁振动噪声㊂在不增加硬件成本基础上,采用变载波周期的方案来解决电流开关频率集中的问题㊂本节介绍常见的变开关频率PWM技术 PPWM和RPWM㊂2.1㊀周期开关频率PPWM是在原有固定开关频率上增加一个周期变化的分量,开关频率表达式为f s=f s0+R(t)Δf㊂(7)式中:f s0是中心频率;R(t)是输出范围为[-1,1]的周期函数;Δf表示开关频率的带宽㊂在一个周期内,开关频率在[f s0-Δf,f s0+Δf]内变化㊂选择f s0=8000Hz㊁Δf=500Hz,R(t)是近似三角波函数,在程序实现中,每次进入增强型脉宽调制模块(en-hanced pulse width modulation,ePWM)中断,令f s增加或减少1Hz,f s变化波形示意如图1所示,R(t)周期近似为T=4Δf/(f s0Δf0),其中Δf0表示每个中断频率变化大小,f s在变化范围内近似均匀分布㊂2.2㊀随机开关频率RPWM是目前最为常用的一种随机PWM方式,与周期开关频率相似,将随机开关频率表示为f s=f s0+rand()Δf㊂(8)式中:f s0是中心频率;Δf是开关频率的变化范围; rand()是[-1,1]的随机函数,则f s是在[f s0-Δf,f s0+Δf]范围内随机变化的数值㊂具体实现方案为:在空间矢量脉宽调制程序执行过程中,随机改变电压矢量每次转过角度实现随机设置三角波信号斜率㊂图1㊀周期载波频率波形示意图Fig.1㊀Waveform of periodic carrier frequency3㊀实验研究为了探究2种变载波周期PWM技术对电机电磁振动的规律及影响,在一台8极表贴式永磁电机上进行详细的实验,实验平台如图2所示㊂实验装置包括:永磁电机㊁负载机㊁控制器㊁振动传感器以及江苏联能振动测试系统㊂图2㊀实验装置Fig.2㊀Test rig实验设置如下:为避免随机PWM技术方案对转速辨识的影响,采用编码器测量电机位置和转速,并反馈到转速环中㊂在固定开关频率控制方案的电机转速控制时,采用i d=0的控制方式,转速稳定在1500r/min,负载为6N㊃m,载波频率为8kHz㊂在周期开关频率中,研究了频率变化步长为1㊁5㊁10和20这4种长度对振动的影响,并探究了频率带范围对PPWM和RPWM的减振效果影响㊂实验过程中,待电机运转平稳后,分别测量电机的相电流以及电55第12期洪剑锋等:永磁电机电磁振动及变开关频率振动抑制技术试验探究机机壳表面的振动,截取的数据处理段为稳定的无波动的时域电流和振动信号,处理结果在下文进行总结㊂3.1㊀固定开关频率图3和图4分别为电机在1500r/min,负载6N㊃m工况下的电流和振动波形㊂通过固定载波频率控制方案下的相电流和径向振动加速度及傅里叶分解结果可知,电流的高频谐波分量集中在开关频率f s及其整数倍附近,其频率分布与理论推导式(5)及文献[2-10]中的结论一致,而这些高频谐波分量是由逆变器输出的电压高频谐波分量引起的㊂由图4可知,径向电磁振动中的高频分量幅值主要集中在开关频率f s及其整数倍附近,其频率分布与理论推导式(6)及文献[2-10]中结论一致㊂图3㊀电机在1500r/min,转矩6N㊃m时的电流波形Fig.3㊀Motor current at1500r/min under T=6N㊃m3.2㊀周期变开关频率PWM技术图5和图6分别为采用PPWM技术时电机运行在转速1500r/min,负载6N㊃m工况下的电流和振动波形㊂由图5(a)的时域波形可知,此时的电流发生了畸变,并存在一些低次谐波㊂由图5(b)频域波形可知,当采用PPWM技术时,开关频率及其整数倍附近窄带宽的高频谐波电流的幅值将被有效削弱,能量分散到其他频率分量中,并向低频方向进行分散㊂由此可知,若范围宽度进一步增大,将使高频谐波能量向更低频方向移动,造成控制不稳定㊂从幅值来看,高频谐波电流分量幅值在开关频率f s 附近削弱了64.7%,在2倍开关频率2f s及3倍开关频率3f s附近都削弱了70%以上㊂由图6可知,采用周期开关频率PWM技术后,1倍㊁2倍和3倍开关频率附近的振动分量幅值分别为1.7㊁8.2和3.1m/s2,与固定开关频率技术方案相比,其削弱比例分别为76.3%㊁68%和86%㊂从时域波形来看,其振幅最大值为98.2m/s2,大于固定开关频率时的振动幅值75.1m/s2㊂图4㊀电机在1500r/min,转矩6N㊃m时的振动波形Fig.4㊀Motor vibration at1500r/min under T=6N㊃m从噪声表现上来看,由于开关频率振动的幅值被有效削减,人耳感知不到固定开关频率引起的高频啸叫声,但这些分散的频率分量将引起电机的沙沙声,该声音是固有开关频率控制方案所没有的,从噪声来看,采用周期PWM控制方案引起的沙沙声也会降低电机的噪声㊁振动和声振粗糙度品质㊂65电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀图5㊀电机在1500r /min ,转矩6N ㊃m 时的电流波形Fig.5㊀Motor current at 1500r /min under T =6N ㊃m图6㊀电机在1500r /min ,转矩6N ㊃m 时的振动波形Fig.6㊀Motor vibration at 1500r /min under T =6N ㊃m3.3㊀随机PWM 技术图7为采用RPWM 技术时电机运行在1500r /min,负载6N㊃m 工况下的电流波形㊂与图3相比,电流发生了畸变,同时存在一些低次谐波㊂由图7(b)的频域波形可知,该方法能有效抑制开关频率及其整数倍附近的高频谐波电流的幅值,但能量分散到频率带宽中㊂从幅值来看,高频谐波电流分量幅值在开关频率f s 附近削弱了54%,在2倍开关频率2f s 及3倍开关频率3f s 附近都削弱了60%以上㊂图7㊀电机在1500r /min ,转矩6N ㊃m 时的电流波形Fig.7㊀Motor current at 1500r /min under T =6N ㊃m图8为该工况下的振动加速度结果㊂由图可知,1倍㊁2倍和3倍开关频率附近的振动分量幅值分别为3.0㊁6.9和6.8m /s 2,与固定开关频率技术方案相比,其削弱比例分别为45.4%㊁72.4%和72.9%㊂从时域波形来看,其振幅最大值为103.2m /s 2,大于固定开关频率时的振动幅值㊂从噪音来看,该控制方案下电机噪声规律与周期开关频率控制下电机的噪声规律类似,电机将出现沙沙声㊂75第12期洪剑锋等:永磁电机电磁振动及变开关频率振动抑制技术试验探究图8㊀电机在1500r/min,转矩6N㊃m时的振动波形Fig.8㊀Motor vibration at1500r/min under T=6N㊃m 3.4㊀方案对比本文3.2节和3.3节从频域角度对方案的减振规律和效果进行了描述,尤其是开关频率附近的振动幅值指标,该指标也是目前研究人员普遍采用的评价方式㊂然而,采用变开关频率PWM控制方案将会引起额外的振动频率,这些频率会增加电机的沙沙声㊂此外,由图4(a)㊁图6(a)和图8(a)可知,采用PPWM和RPWM技术方案时电机的电磁振动幅值大于固定开关频率方案时的电磁振动,因此,为了全方位客观评价技术方案的振动噪声指标以及性能,本节将从时域和频域的均方根值以及A记权的1/3倍频程振动加速度级进行评价㊂为了更好地评价2种方案的效果,采用均方根值对电机电磁振动信号能量进行求解,其表达式为a RMS=ðN a2iN㊂(9)式中:a i为第i个时域点或频率点的振动加速度;N 为计算的个数;a RMS为N点内的加速度均方根值㊂利用式(9)计算一个电周期内振动加速度时域信号的均方根值,然后,对振动加速度时域信号进行傅里叶分解得到振动加速度的频域值,取不同区间该频率段内振动加速度值进行均方根值求解,计算的时域和频域均方根值结果见表2㊂由表可知,从时域均方根值来看,PPWM和RPWM技术方案下的振动信号均方根值分别为30.97和29.34,均大于固定开关频率控制下的振动信号均方根值27.12㊂从频域均方根值下的振动能量信号值来看,6k~ 10k频段内,RPWM技术方案下的振动信号均方根值为5.9,大于固定开关频率控制下的振动信号均方根值5.43㊂12k~18k频段内,PPWM技术方案下的振动信号均方根值为23.4,大于固定开关频率控制下的振动信号均方根值15.6㊂而在20k~26k频段内,变开关频率PWM技术方案下的振动信号能量均大于固定开关频率控制下的振动信号能量㊂表2㊀不同PWM调制方案下能量值对比Table2㊀Comparison of energy values under different PWM modulation schemes控制方式时域均方根6k~10k12k~18k20k~26k 固定开关频率27.12 5.4315.621.3 PPWM30.97 5.3623.426.5 RPWM29.34 5.914.324.7常用的一种振动评价方案为振动加速度级对比,‘环境振动标准“[23]定义振动加速度级为V AL=20lg a a㊂(10)式中:a为振动加速度有效值;a0为基准加速度有效值,取a0=10-6m/s2,振动加速度级单位为分贝(dB)㊂1/3倍频程谱是一种常见的表征振动与噪声的方式,目的是将一定带宽内信号能量用一条谱线表示,具有频带宽谱线少,易于人耳敏感度区分的特点㊂每个频带成为一个频程,频带的划分采用恒定带宽比㊂1/3倍频程对高频区分度低,对低频区分度高,符合人耳对不同频率声音的敏感程度㊂总振级V L是在所有频带内的总振动加速度级,可以根据不同频带内振动加速度级计算得出,即V L=10lgði10V AL i10㊂(11)图9为负载6N㊃m时3种不同开关频率PWM 控制方式不同转速下电机总振动加速度级,由图可知,不论是300㊁900还是1500r/min,变开关频率PWM控制方案下的电机振动加速度级均大于固定开关频率PWM控制方案下的振动加速度级㊂周期85电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀开关频率的振动加速度级最大,随机开关频率次之,固定开关频率最小㊂以1500r /min 为例,固定㊁周期和随机开关频率控制方案下电机振动加速度级分别为146.5㊁146.8和151.6dB㊂图9㊀负载6N ㊃m 时不同控制方式不同转速下电机总振动级Fig.9㊀Motor V L in different control type and speed un-der T =6N ㊃m图10为PPWM 技术方案不同变化步长时的电机总振动级㊂该方案中,电机施加的负载转矩为1N㊃m㊂由图可知,PPWM 技术方案下的电机总振级大于固定开关频率PWM 技术方案下的总振级,随着步长step 的增加,电机的总振级逐渐减小㊂事实上,随着步长step 的增加,电机电流的控制难度也增加㊂图10㊀周期PWM 技术方案不同步长时的振动加速度级Fig.10㊀Motor V L in different step in PPWM图11和图12分别为不同开关频率范围时不同转速周期开关频率PWM 技术和随机开关频率PWM 技术方案下的电机总振级㊂由图可知,当开关频率范围增加时,PPWM 技术方案时电机的总振级在减小,而RPWM 技术方案时电机的总振级幅值略微增加,但变化幅度不大㊂不论选择多宽的开关频率范围均会增加电机的总振级㊂此外,过大的开关频率范围会影响电机的控制性能㊂图11㊀周期开关频率PWM 技术方案时不同开关频率范围的电机总振级Fig.11㊀Motor V L in different frequency bandinPPWM图12㊀随机PWM 控制下不同开关频率范围电机总振级Fig.12㊀Motor V L in different frequency band in RPWM4㊀结㊀论本文主要探究了在PPWM 控制方案和RPWM 控制方案下,从电机振动的时域㊁频域以及1/3倍频程方面分析高频电磁振动的特性规律,得出以下结论㊂1)变频器引入后,电机电流中除幅值较大的基波和低次谐波分量外,还存在一些高频谐波分量㊂低次谐波电流会引起电机的低频振动噪声,而高频电流谐波主要集中在开关频率f s 及其整数倍附近,这些高频谐波电流会产生较大幅值的振动噪声㊂2)PPWM 技术能有效削弱开关频率及其整数倍附近电磁振动的谐波分量峰值,但并不能降低电95第12期洪剑锋等:永磁电机电磁振动及变开关频率振动抑制技术试验探究机的总振动加速度级㊂振动加速度级受到周期步长和开关频率范围的影响㊂步长越大,总振动加速度级越小;开关频率范围越大,总振动加速度级越小㊂3)RPWM技术可以极大削弱开关频率及其整数倍附近电磁振动的高频谐波幅值,但并不能降低电机的总振动加速度级㊂振动加速度级受到随机频率宽度的影响㊂宽度越小,总振动加速度级越小㊂4)PPWM和RPWM技术的引入会增加电机的沙沙声,从时域均方根值以及1/3倍频程能量谱的评价来看,2种技术方案下电机电磁振动能量并无降低,减振效果有限㊂参考文献:[1]㊀林福,左曙光,毛钰,等.考虑电流谐波的永磁同步电机电磁振动和噪声半解析模型[J].电工技术学报,2017,32(9):24.LIN Fu,ZUO Shuguang,MAO Yu,et al.Semi-analytical model of vibration and noise for permanent magnet synchronous motor considering current harmonics[J].Transactions of China Electro-technical Society,2017,32(9):24.[2]㊀LO W C,CHAN C C,ZHU Ziqiang,et al.Acoustic noise radia-ted by PWM-controllel induction machine drives[J].IEEE Trans-actions on Industrial Electronics,2000,47(4):880. 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《永磁同步电机传动系统的先进控制策略及应用研究》范文
《永磁同步电机传动系统的先进控制策略及应用研究》篇一摘要：本文主要研究永磁同步电机传动系统的先进控制策略，包括其原理、特点、应用及实际效果。
通过对多种控制策略的深入探讨，旨在提高永磁同步电机传动系统的性能，为相关领域的研究与应用提供理论依据和实际应用指导。
一、引言随着科技的不断进步，永磁同步电机因其高效率、高功率密度及长寿命等优点，在工业自动化、新能源车辆、航空航天等领域得到了广泛应用。
而其传动系统的控制策略则是决定其性能的关键因素。
因此，研究永磁同步电机传动系统的先进控制策略具有重要意义。
二、永磁同步电机传动系统概述永磁同步电机是一种利用永磁体产生磁场的电机，其传动系统主要由电机本体、控制器和传感器等组成。
其中，控制策略是核心部分，直接影响电机的运行性能和效率。
三、传统控制策略及问题分析传统的永磁同步电机控制策略主要包括矢量控制和直接转矩控制等。
这些策略在特定条件下能够取得较好的控制效果，但在复杂工况下，如负载变化、速度波动等情况下，传统控制策略往往难以达到理想的控制效果。
因此，需要研究更为先进的控制策略。
四、先进控制策略研究（一）智能控制策略智能控制策略是近年来研究的热点，包括模糊控制、神经网络控制、遗传算法等。
这些策略能够根据电机的运行状态和外界环境的变化，自适应地调整控制参数，从而提高电机的运行性能和效率。
（二）无传感器控制策略无传感器控制策略是利用电机的电气信号来估算电机的转子位置和速度，从而实现对电机的精确控制。
这种策略可以减少机械传感器的使用，降低系统成本和复杂度。
（三）预测控制策略预测控制策略是一种基于模型的控制策略，通过建立电机的数学模型，预测电机的未来行为，从而实现对电机的精确控制。
这种策略能够有效地抑制电机的振动和噪声，提高电机的运行平稳性。
五、先进控制策略的应用及效果（一）智能控制在永磁同步电机传动系统中的应用智能控制策略在永磁同步电机传动系统中的应用，能够有效地解决传统控制策略在复杂工况下难以达到理想控制效果的问题。
永磁同步电机的振动控制研究
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.092永磁同步电机的振动控制研究①张小媛 董正刚 李祥志(江苏三江电器集团股份有限公司 江苏靖江 214500)摘 要：永磁同步电动机具有无噪音、节能、容易控制等优势，在实际工作中，为更好地发挥出永磁同步电机性能，积极了解其优势，同时积极分析同步电机的结构特点，并进行有效的仿真动态分析，及时明确了其振动频率。
本文首先介绍永磁同步电机，然后分析永磁同步电机产生的机理，最后分析永磁同步电机的振动噪音控制策略。
关键词：永磁同步电机 振动控制 研究中图分类号：TM35 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0092-02充分了解电磁对永磁同步电机噪音与振动等方面产生的影响，掌握更多的理论知识，创新永磁同步电机的噪音和振动模式，科学地进行永磁同步电机振动噪音的系统设计，便于及时掌握控制系统噪音设计的方法。
加强对永磁同步电机的软件和硬件设计，有效避免电流采样失真，并进行有效地控制系统优化，及时进行有效地振动测试，将电机振动特性作为控制系统的主要性能指标，更好的发挥系统功能，进一步强化了永磁同步电机控制系统设计的有效性。
1 永磁同步电机的相关介绍永磁同步电机可以将动能转化为电能，在发电机日常运行中，主要是通过这几种方式来获得励磁电流。
如：直流发电机供电的励磁方式，平时工作中有专用的直流发电机，这种发电机被称为直流励磁机，主要是通过大轴上的滑环来获得一定的直流电流，这种方式具有明显的过程安全、电能消耗小等特点；交流励磁机供电的励磁方式：采用交流励磁机来提供相应的励磁电流，借助静止的整流装置来进行励磁电流提供，保证了电流供应的有效性，这种方式具有一定的工艺方便、结构简单等特点；无励磁机的励磁方式：首先由发电机本身来获得励磁电流，再经过整流来获得一定的电能，运行中一旦出现故障问题，电流互感器及时为发电机提供更多的励磁电流，有效弥补整流变压器输出存在的不足[1]。
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永磁同步电机的振动控制研究
摘要：永磁同步电机是一种新型的动力设备，被应用在生产活动中，可以提供
强大的动力支持。
受结构特点的影响，永磁同步电机运行中会产生振动噪声，严
重影响使用效果。
所以，要加强振动噪声控制策略的研究，了解振动噪声产生原因，并采取行之有效的措施，保证系统稳定、高效地运行。
关键词：永磁同步电机；振动控制；研究
1永磁同步电机概述
永磁同步电机的工作原理是能量之间转化，满足人们对电能的需求，而励磁
电流是永磁同步电机运行的动力来源。
一是直流发电机供电的励磁方式，从本质
上来看，借助滑环生成直流电流，比较简单。
二是交流励磁机供电的励磁方式，
主要发挥交流励磁的作用，确保电流供应的连续性、稳定性，操作比较简单，具
有较强的适用性。
三是无励磁的励磁方式，在励磁电流的基础上进行整流才能获
得电能，一旦出现问题，电流互感器就会产生励磁电流，解决了变压器输出不足
的问题，保证系统正常运行。
永磁同步电机是由永磁体产生同步旋转磁场的同步
电机，永磁体是转子产生的来源，三相定子绕组会受到旋转磁场的影响，进而发
生电枢反应，感应三相对称电流。
永磁同步电机在发展中不断完善，功能更加强大，可以满足实际需求。
随着科学技术的发展，永磁同步电机逐渐完善，有着广
阔市场空间。
2永磁同步电机的特点
永磁同步电机可以将电机整体安装在轮轴上，形成整体直驱系统，一个轮轴
就是一个驱动单元，不需要用齿轮箱。
永磁同步电机具有功率高、效率高的特点；永磁同步电机产生热量比较少，电机冷却系统在运行时不会产生较大噪声；系统
结构是全封闭的，构建出一个整体，出现故障的概率非常小，所以基本不用维护，减少了人员工作量；永磁同步电机可以承载较大的电流，稳定可靠；整个传动系
统质量轻，簧下重量较轻，在单位质量内，功率较大；在没有齿轮箱的情况下，
转向架系统设计是很灵活的，如柔式转向架、单轴转向架，可以有效提升列车性能。
自动调节励磁的核心是电压，通过调节电压来实现有效控制。
为了进一步了
解情况，人们要对电压下降展开有效分析，找到其中存在的原因。
如果是无功负
荷电流造成的，在励磁电流不变时，端电压和无功电流之间存在一种联系。
为了
确保供电的稳定性，发电机的端电压要保持不变，具体操作方法是随无功电流的
变化，调节发电机的励磁电流。
3永磁同步电机的机理
3.1死亡区域引起的谐波
死亡时间是一个特殊时期，当谐波引入时，逆变器上的桥臂要和电机连接起来，器件运行所需时间会增加。
当开关处于运行状态时，功率管会被损坏，为了
解决问题，人们要有效运用功率管互补信号，引入电流。
为了正确认识互补开关
和电压的关系，人们要采用有效方法，对死亡区域进行分析，计算等效电压高度，深入了解调制周期和载波比。
死区会产生很大的影响，最明显的就是基波电压幅
值出现波动，将电波引入死区，可以实现有效补偿，让永磁同步电机的转矩脉动
大大减少。
人们可以通过分析电流互感器获得的两相电流幅值，了解转子的位置
信息。
同时，要认真查表，进一步明确电压矢量（会产生畸变电压幅值）和补偿量，最大程度减少死区电流产生的影响。
人们要进行全面分析，深刻了解死亡区
域引起的谐波，掌握永磁同步电机运行状况，更好地控制，提升运行效率。
3.2谐波抑制
对电流进行采样时，人们要意识到相电流的直流偏置量、三相电流传感器的
重要性，有效掌握互感器采样幅值，保证数据信息的准确性、全面性，依据直流
偏置来对电流波动进行有效分析，全面了解具体情况。
永磁同步电机运行期间要
进行坐标变换，其间受电流幅值误差的影响，转矩波动会变大，要做好减噪设计，同时做好电流环反馈检测工作，发挥偏差补偿消除法的作用，明确直流偏置，根
据数字滤波器针来抑制谐波的干扰。
永磁同步电机的硬件系统主要包括旋变通道
单元、电源变换单元、过流保护单元、隔离驱动单元等。
电流转换单元是控制系
统的主体部分，人们要科学分析不同等级电压，明确电机轴的准确位置，标注相
电流坐标信息，有效运用电流采样单元，避免堵转事故发生，提高电流反应速度。
4永磁同步电机振动噪声的控制策略
噪声一直是永磁同步电机运行中的重要问题，这和转矩脉动有很大的关系，
需要进行有效控制。
永磁同步电机在运行中会产生谐波。
谐波是多方面原因造成的，为了实现振动噪声的控制，首先要明确原因，这是非常重要的前提条件。
具
体操作方法是用电子绕组将三相对称有效连接，之后会产生畸变的感应电流和相
电流，要采取有效方法进行分析，掌握相关情况。
整个分析过程必须由专业技术
人员来完成，否则会出现较大误差。
通过控制永磁同步电机振动噪声，提升运行
效率，人们可以创建相对稳定的生产环境，减少不利因素的影响。
同时，要加强
对振动噪声控制策略的研究，结合实际情况，确保达到理想效果。
永磁同步电机的控制系统正常运转时，如果定子电流中的谐波发生反应，就
会产生更多谐波，一直处于不断增加之中。
运行期间会产生噪声，当电机固有频
率和电磁力波比较接近时，噪声会变大，在情况严重时，永磁同步电机就无法正
常运行。
想要降低电流中的谐波，人们必须降低电磁力波，二者密切联系。
在变
频供电的过程中，要引入振动噪声源，展开有效研究，对永磁同步电机的振动噪
声进行分析：逆变器开关频率与电流谐波相互影响，噪声随之产生，将电流谐波
引入逆变器中，电流会明显上升，在控制振动源的基础上，要掌握随机开关频率
调制技术，主要是采用随机开关频率-死亡补偿的方式来引入一定的电流谐波，对谐波起到抑制作用，达到降噪效果。
永磁同步电机要想进行降噪处理，先要弄清
楚振动和噪声产生的原因，这是非常重要的。
随着科学技术的发展，永磁同步电
机将会更新换代，振动和噪声也会大大降低。
人们要将不同部件有机联系在一起，开展死区补偿前后情况分析，将所获得的数据信息进行比较，基波是50Hz，低频段是50～2000Hz。
人们要采用对比方法进行分析，就补偿前后情况来说，传统模式下，开关频率的电流谐波幅值降低，电流谐波减少，谐波畸变率会明显下降。
对相关数据信息进行对比分析，在死区补偿前后，开关频率和二倍频率的变化并
不是很大，降低高频率噪声的同时，振动噪声明显削弱。
人们要有效发挥死区补
偿策略的作用，依据混合随机开关频率来开展试验工作，针对混合随机开关频率
和死亡区补偿策略做试验，展开低频率数据研究，指导输出的电流谐波幅值会下降，噪声自然也就变小，从总体来看，电流谐波的分布差异不是很大。
在宽调速
范围下开展试验测试，笔者发现，电流谐波降低后，永磁同步电机运行中产生的
振动噪声减少，更加平稳，5000Hz中低频段的电流谐波幅值在整个调速范围内得到降低。
人们要不断优化死区补偿情况，通过电流信息对谐波进行分析，提高随
机开关频率，激发低频电流死区效应。
在相互作用的影响下，将逆变器引入电流
谐波中，进行混合随机开关频率死区补偿策略创新，可以优化永磁同步电机降噪
效果。
结束语
噪声和振动会影响永磁同步电机的运行效果，进而导致其产生更多问题，所以进行控制是非常必要的。
人们要加强对永磁同步电机噪声系统设计的研究，掌握工作原理，实现有效控制，取得良好效果。
采用有效措施优化后，人们要开展振动测试，确保达到性能指标，发挥出更大作用，满足生产活动对电力的需求。
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