[发明专利]一种消除强耦合多支路永磁同步电机PWM噪声的方法

说明书

本发明公开了一种消除强耦合多支路永磁同步电机PWM噪声的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、构建强耦合多支路电机驱动电路拓扑；步骤二、改变4n‑1个电压源型逆变器的相位，使得4n个电压源型逆变器之间载波相位相差360°/4n相位，从而迫使强耦合多支路电机多条支路中的奇次PWM谐波电流之和为零，彻底消除强耦合多支路电机奇数倍PWM频率噪声。本发明的方法不仅保持了传统电路拓扑动态响应快的优点，还能够有效地消除电机奇次PWM频率的电磁振动，进而降低电机PWM频率的噪音，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

本发明涉及一种消除电机PWM 噪声的方法，用于多支路强耦合电机驱动系统。

背景技术

传统的电机驱动器或者电力逆变器通常采用SVPWM策略或者SPWM对母线电压进行调制，从而得到三相交流电压。但是调制得到的相电压和相电流中含有大量的谐波，其中高次谐波主要集中在PWM频率以及其整数倍频率附近。而电流会在电机上激发出PWM频率及其整数倍频率的振动与噪声。

现有的电机驱动器或者并网逆变器通常不具备抑制PWM噪声的能力，常见的方法是提高PWM开关频率和采用LC滤波器。提高PWM频率会增大逆变器的开关损耗，引起驱动器发热，此方法不适用于大功率场合。而采用传统LC滤波器滤除PWM频率的噪声，主要存在以下三个缺点：（1）LC滤波器的电感会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，大幅增加了LC滤波器的重量与成本。（2）LC滤波器的引入会升高电机控制系统的阶数，使得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增加线路的阻抗，增加系统的损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除强耦合多支路永磁同步电机PWM噪声的方法，在并联逆变器外加耦合电感驱动的拓扑中，利用电机特殊的绕组结构和载波移相，使得多支路中奇次PWM频率的谐波电流产生的谐波磁动势相互抵消，从而消除电机奇次PWM 频率的振动，进而消除该频率的电磁噪声。该方法能够有效地抑制多支路强耦合电机的高频电磁噪声，大幅度减小电力逆变器输出滤波器的体积。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种消除强耦合多支路永磁同步电机PWM噪声的方法，包括如下步骤：

步骤一、构建强耦合多支路电机驱动电路拓扑

所述强耦合多支路电机驱动电路拓扑包含4n（n为正整数）个电压源逆变器VSI1、VSI2、VSI3...VSI4n；4n支路强耦合电机M以及三个相同的耦合电感La、Lb、Lc，其中：

4n个电压源逆变器VSI1、VSI2、VSI3...VSI4n并联在同一母线DC_link上；

电压源逆变器VSI1的输出端A1和耦合电感La的第1输入端相连，输出端B1和耦合电感Lb的第1输入端相连，输出端C1和耦合电感Lc的第1输入端相连；

电压源逆变器VSI2的输出端A2和耦合电感La的第2输入端相连，输出端B2和耦合电感Lb的第2输入端相连，输出端C2和耦合电感Lc的第2输入端相连；

电压源逆变器VSI3的输出端A3和耦合电感La的第3输入端相连，输出端B3和耦合电感Lb的第3输入端相连，输出端C3和耦合电感Lc的第3输入端相连；

电压源逆变器VSI4n的输出端A4n和耦合电感La的第4n输入端相连，输出端B4n和耦合电感Lb的第4n输入端相连，输出端C4n和耦合电感Lc的第4n输入端相连；

耦合电感La的第1输出端和4n支路强耦合电机M中的输入端x1相连，耦合电感Lb的第1输出端和4n支路强耦合电机M中的输入端y1相连，耦合电感Lc的第1输出端和4n支路强耦合电机M中的输入端z1相连；