[发明专利]消除多单元电机PWM噪声的电路拓扑

说明书

本发明公开了一种消除多单元电机PWM噪声的电路拓扑，所述电路拓扑包含N（N为2的整倍数，N>2）个相同的电压源逆变器VSI₁、VSI₂、VSI₃……VSI_N、一个多单元电机M以及三个相同的耦合电感La、Lb、Lc。本发明利用耦合电感将三相电机驱动器或者三相电力逆变器输出相电压中的PWM谐波消除。本发明提供的新型拓扑不仅保持了传统电路拓扑动态相应快的优点，还能够有效地降低PWM引起的电压、电流谐波，消除电机PWM引起的电磁振动，大幅度减小电力逆变器的输出滤波器的体积，具有极高的应用价值与经济价值。

技术领域

本发明涉及一种多单元电机驱动拓扑，具体涉及一种消除多单元电机PWM噪声的电路拓扑，用于多单元电机驱动器或者电力逆变器。

背景技术

传统的电机驱动器或者电力逆变器常采用SPWM策略对母线电压进行调制，从而得到三相交流电压。其产生的相电压中含有大量的谐波，其中的谐波主要集中在PWM频率以及其整数倍频率附近。例如，当PWM频率为10.0 kHz时，其相电压谐波主要集中于10.0 kHz、20.0 kHz、30.0 kHz、40.0 kHz附近。相电压输入电机会产生相应的电流，电流会在电机上激发出对应频率的振动与噪声。当PWM频率在10.0 kHz附近时，采用SPWM策略会使得电机产生人耳可闻的噪声。

现有的电机系统或者并网逆变器一般不具备PWM噪声抑制能力。常见的方法是提高PWM频率和采用LC滤波器。提高PWM频率会明显增加逆变器的开关损耗，这种方法在大功率和对发热有要求的场合并不适用。采用传统LC滤波器消除PWM噪声，主要存在以下三个缺点：

（1）LC滤波器的电感需要通过电机的额定电流。为了防止电感饱和，电感铁心的体积巨大。这样，使得LC滤波器的重量与成本大幅度增加。

（2）LC滤波器的引入也使得电机控制系统的阶数升高，电机电流的控制特性变差，系统的动态性能降低。

（3）LC滤波器本身的电感与电容会给增加线路的阻抗，使得系统的损耗增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除多单元电机PWM噪声的电路拓扑，利用耦合电感将多单元电机驱动器或者电力逆变器输出相电压中的PWM谐波消除。本发明能够有效地消除电机PWM的电磁振动，大幅度减小电力逆变器输出滤波器的体积，具有极高的应用价值与经济价值。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种消除多单元电机PWM噪声的电路拓扑，包含N（N为2的整倍数，N>2）个相同的电压源逆变器VSI₁、VSI₂、VSI₃……VSI_N、一个多单元电机M以及三个相同的耦合电感La、Lb、Lc，其中：

所述耦合电感La、Lb、Lc均由铁芯、N个匝数相同的第一线圈、第二线圈……第N线圈构成，同一铁芯上缠绕N个匝数相同的线圈，其中0.5N正向缠绕，0.5N反向缠绕，但不限于此种缠绕方式，线圈的缠绕方式取决于耦合电感的接线方式；

所述多单元电机M为2的整倍数的单元电机，如4单元电机、6单元电机或者8单元电机；

所述N个电压源逆变器VSI1、VSI2、VSI3……VSIN并联在同一母线DC_link上；

所述电压源逆变器VSI1的输出端A1和耦合电感La第一线圈的输入端相连，输出端B1和耦合电感Lb第一线圈的输入端相连，输出端C1和耦合电感Lc第一线圈的输入端相连；

所述电压源逆变器VSI2的输出端A2和耦合电感La第二线圈的输入端相连，输出端B2和耦合电感Lb第二线圈的输入端相连，输出端C2和耦合电感Lc第二线圈的输入端相连；