[发明专利]基于谐波选择性消除随机SVPWM的永磁同步电机减振降噪方法

说明书

本发明公开了基于谐波选择性消除随机SVPWM的永磁同步电机减振方法，属于发电、变电或配电的技术领域。该谐波选择性消除技术根据永磁同步电机输出参数，计算参考电压矢量所在具体扇区，从而得到三相逆变器各相开关的占空比，通过抵消脉宽调制脉冲傅里叶变换结果中前后求和对应项计算各控制周期内开关周期的公式。利用当前控制周期内占空比、前一控制周期内占空比及开关周期并结合随机整数得到当前控制周期内的开关周期，从而使选定频率的高次谐波得到整体消除。本发明公开的方法能在传统随机SVPWM分散开关频率及其倍频处谐波含量的基础上，进一步消除永磁同步电机固有频率处的谐波，从而避免电机产生强烈的共振，有效降低电磁噪声。

技术领域

本发明公开了基于谐波选择性消除随机SVPWM的永磁同步电机减振降噪方法，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

近年来，随着新能源汽车、航空航天、船舰推进等技术的快速发展，各种先进电气设备的大量使用，使得传统空间矢量脉宽调制(SVPWM，Space Vector Pulse WidthModulation)技术带来的缺陷受到越来越多的关注，特别是电磁兼容性能已成为电气化交通领域的一个重要考察指标。采用传统SVPWM时，输出电压在开关频率及其整数倍处产生大量高次谐波，从而带来大量电磁噪声和干扰，影响系统电磁兼容性。

现有随机SVPWM技术通过随机改变开关信号周期，脉冲位置等参数，使原本集中在开关频率及其整数倍处的谐波功率，均匀地分布在较宽的频率范围内，从而降低功率谱密度(PSD，Power Spectral Density)图中的尖峰值，是目前广泛研究的一种有效降低电磁振动与噪声的方法。

现有随机SVPWM技术可分为随机开关频率调制与随机脉冲位置调制，主要研究两个方面，一是随机常数的产生，二是开关周期与脉冲位置的确定。相较于随机脉冲位置调制，随机开关频率调制作用在永磁同步电机(PMSM，Permanent Magnet SynchronousMachine)时，电机输出线电压的PSD更加均匀，高次谐波随机分布在较宽的频率范围内。

现有随机SVPWM技术能够使原本的谐波峰值均匀分布到宽频率范围内，但不能消除与PMSM固有频率相等的谐波，与PMSM固有频率相等的谐波与PMSM共振时仍会产生明显的电磁振动与噪声。常见的特定次谐波消除脉宽调制策略虽然可以消除特定次谐波，但主要针对的是低次谐波，而电机的固有频率通常较高，所以该方法对消除固有频率处的高频率谐波没有明显作用。

针对这一问题，本发明旨在通过基于谐波选择性消除随机SVPWM的永磁同步电机减振降噪方法，在集中于开关频率及其整数倍处的谐波已被均匀分散的情况下，进一步消除选定频率处的高次谐波，以更好地抑制PMSM共振现象的产生，降低电磁噪声。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了基于谐波选择性消除随机SVPWM的永磁同步电机减振降噪方法，对传统的随机SVPWM进行改进，结合电机输出参数，依据傅里叶变换理论，有针对性地计算出每一个控制周期内的开关周期，以消除特定频率的高次谐波，解决了传统随机调制方法应用在PMSM中时会引起电机共振以至产生显着电磁噪声的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

基于谐波选择性消除随机SVPWM的永磁同步电机减振降噪方法，包括如下若干步骤：

1.首先，在已经根据傅里叶变换理论推导出开关周期计算公式的基础上，根据预先设定待消除的谐波频率，以使待消除谐波频率处的多项式等于0为目标对通式的前后项进行抵消；

2.然后，结合电机三相电流、转子转速与转子角度，依据判断公式划分具体扇区；

3.接着，依据电机输出电压参考虑所在具体扇区，计算本控制周期内各相上桥臂开关的占空比D_n+1；