CN109905065A - 一种消除强耦合双支路电机奇数倍pwm频率噪声的方法 - Google Patents
一种消除强耦合双支路电机奇数倍pwm频率噪声的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109905065A CN109905065A CN201910314702.XA CN201910314702A CN109905065A CN 109905065 A CN109905065 A CN 109905065A CN 201910314702 A CN201910314702 A CN 201910314702A CN 109905065 A CN109905065 A CN 109905065A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coupling
- double branch
- close coupling
- motor
- input terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种消除强耦合双支路电机奇数倍PWM频率噪声的方法,所述方法包括如下步骤:步骤一、构建强耦合双支路电机驱动电路拓扑;步骤二、改变电压源型逆变器VSI2的载波相位,使得VSI2的载波与VSI1的载波相位相差180°,迫使强耦合双支路电机两套绕组中的奇次PWM谐波电流方向相反。该方法将电机的特殊绕组结构与逆变器载波移相结合,在并联逆变器外加耦合电感驱动强耦合双支路电机的拓扑中,通过载波相位移相180°,能够有效地消除强耦合双支路电机由于PWM技术带来的奇次PWM谐波频率的振动,从而抑制PWM频率的电磁噪声,大幅度减小三相电力逆变器输出滤波器的体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种消除强耦合双支路电机PWM频率噪声的方法,具体涉及一种彻底消除强耦合双支路永磁同步电机奇数次PWM谐波的方法。
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双支路电机奇数倍PWM频率噪声的方法,该方法将电机的特殊绕组结构与逆变器载波移相结合,在并联逆变器外加耦合电感驱动强耦合双支路电机的拓扑中,通过载波相位移相180°,能够有效地消除强耦合双支路电机由于PWM技术带来的奇次PWM谐波频率的振动,从而抑制PWM频率的电磁噪声,大幅度减小三相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:
一种消除强耦合双支路电机奇数倍PWM频率噪声的方法,包括如下步骤:
步骤一、构建强耦合双支路电机驱动电路拓扑
所述强耦合双支路电机驱动电路拓扑包含两个电压源逆变器VSI1和VSI2、强耦合双支路电机M以及三个相同的耦合电感La、Lb、Lc,其中:
两个电压源逆变器VSI1和VSI2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的输入端相连,输出端B1和耦合电感Lb的输入端相连,输出端C1和耦合电感Lc的输入端 相连;
电压源逆变器VSI2的输出端A2和耦合电感La的输入端相连,输出端B2和耦合电感Lb的输入端相连,输出端C2和耦合电感Lc的输入端相连;
耦合电感La的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端x1相连,输出端和强耦合双支路电机M中的输入端x2相连;
耦合电感Lb的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端y1相连,输出端和强耦合双支路电机M中的输入端y2相连;
耦合电感Lc的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端z1相连,耦合电感Lc的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端z2相连;
所述耦合电感La、Lb、Lc的电感值大于强耦合双支路电机M中一套绕组的相电感;
步骤二、改变电压源型逆变器VSI2的载波相位,使得电压源型逆变器VSI2的载波与电压源型逆变器VSI1的载波相位相差180°,这样两个逆变器输出的奇次PWM谐波电压相位相反,由于两套绕组的对称性,从而迫使强耦合双支路电机M两套绕组中的奇次PWM谐波电流方向相反,使在强耦合双支路电机M气隙中产生的谐波磁动势方向相反相互抵消,从而消除电机的奇次PWM 频率的高频振动,噪音也就不复存在,进而彻底消除了强耦合双支路电机奇数倍PWM频率噪声。
相比于现有技术,本发明具有如下优点:
1、本发明利用载波移相,使得强耦合电机两套绕组在气隙中产生的谐波磁动势的相位相反,相互抵消,从而彻底消除奇次PWM频率的谐波,利用耦合电感用来抑制载波移相后的相电流中增大的奇数次PWM频率谐波电流。
2、本发明的电机驱动拓扑不仅保持了传统电路拓扑动态响应快的优点,还能够有效地减小电机PWM频率的电磁振动,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。
附图说明
图1为传统强耦合双支路电机驱动电路拓扑;
图2为本发明构建的强耦合双支路电机驱动电路拓扑;
图3为逆变器(VSI)拓扑;
图4为耦合电感(La,Lb,Lc)示意图;
图5为强耦合双支路电机驱动器载波与调制波;
图6为采用传统方法的强耦合双支路电机噪声;
图7为采用本发明方法的强耦合双支路电机噪声。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。
如图1所示,传统强耦合双支路电机驱动方法中,其驱动电路拓扑包含两个电压源逆变器VSI1和VSI2以及强耦合双支路电机M。强耦合双支路电机两套绕组的线圈同齿缠绕,且两套绕组在电机中的空间位置相同,这导致两条支路之间耦合电感很大,而普通的双单元电机两套绕组耦合电感很小。VSI的电路拓扑如图3所示。两个电压源逆变器VSI1和VSI2并联在同一母线DC_link上;电压源逆变器VSI1的输出端A1、B1、C1和强耦合双支路电机中的输入端x1、y1、z1相连;电压源逆变器VSI2的输出端A2、B2、C2和强耦合双支路电机中的输入端x2、y2、z2相连。采用传统方法时,两个逆变器的载波同相,没有相位差存在。
本发明在传统强耦合双支路电机驱动方法的基础上,提出了一种新型的消除强耦合双支路电机奇次PWM频率噪音的方法,该方法在加有耦合电感的并联逆变器中实施,如图2所示,其电路拓扑包含两个电压源逆变器VSI1和VSI2;强耦合双支路电机M以及三个相同的耦合电感La、Lb、Lc。VSI1和VSI2的电路拓扑如图3所示。两个电压源逆变器VSI1和VSI2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的输入端相连,输出端B1和耦合电感Lb的输入端相连,输出端C1和耦合电感Lc的输入端相连。电压源逆变器VSI2的输出端A2和耦合电感La的输入端相连,输出端B2和耦合电感Lb的输入端相连,输出端C2和耦合电感Lc的输入端相连。La的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端x1相连,Lb的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端y1相连,Lc的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端z1相连。La的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端x2相连,Lb的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端y2相连,Lc的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端z2相连。耦合电感La、Lb、Lc的结构如图4所示,在同一铁芯上两个匝数相同的线圈方向相反地缠绕,铁芯可以有气隙也可以没有气隙,铁芯也不限于图中的形状,缠绕方式不限于图中的方式。
除了拓扑以外,改变某一个逆变器的载波相位,使得两个并联逆变器的载波相位相反180°,如图5所示。而两个电压型逆变器的调制波的相位保持不变,这样两套绕组的基波相位保持同相,从而保证电机的正常运行。
当PWM频率为4.0 kHz时,采用传统拓扑且无载波移相驱动器驱动的电机噪声如图6所示,采用本发明阐述的方法驱动的电机噪声如图7所示。对比可见,4.0 kHz与12.0 kHz的可闻噪声几乎不存在。本发明阐述的方法能够有效地消除电机奇次PWM频率的电磁振动,进而降低PWM技术产生的人耳可闻噪声,大幅度减小电力逆变器输出滤波器的体积。
Claims (2)
1.一种消除强耦合双支路电机奇数倍PWM频率噪声的方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:
步骤一、构建强耦合双支路电机驱动电路拓扑
所述强耦合双支路电机驱动电路拓扑包含两个电压源逆变器VSI1和VSI2、强耦合双支路电机M以及三个相同的耦合电感La、Lb、Lc,其中:
两个电压源逆变器VSI1和VSI2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的输入端相连,输出端B1和耦合电感Lb的输入端相连,输出端C1和耦合电感Lc的输入端相连;
电压源逆变器VSI2的输出端A2和耦合电感La的输入端相连,输出端B2和耦合电感Lb的输入端相连,输出端C2和耦合电感Lc的输入端相连;
耦合电感La的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端x1相连,输出端和强耦合双支路电机M中的输入端x2相连;
耦合电感Lb的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端y1相连,输出端和强耦合双支路电机M中的输入端y2相连;
耦合电感Lc的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端z1相连,耦合电感Lc的输出端和强耦合双支路电机M中的输入端z2相连;
步骤二、改变电压源型逆变器VSI2的载波相位,使得电压源型逆变器VSI2的载波与电压源型逆变器VSI1的载波相位相差180°,迫使强耦合双支路电机M两套绕组中的奇次PWM谐波电流方向相反,使在强耦合双支路电机M气隙中产生的谐波磁动势方向相反相互抵消,从而消除电机的奇次PWM 频率的高频振动,进而彻底消除强耦合双支路电机奇数倍PWM频率噪声。
2.根据权利要求1所述的消除强耦合双支路电机奇数倍PWM频率噪声的方法,其特征在于所述耦合电感La、Lb、Lc的电感值大于强耦合双支路电机M中一套绕组的相电感。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910314702.XA CN109905065A (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种消除强耦合双支路电机奇数倍pwm频率噪声的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910314702.XA CN109905065A (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种消除强耦合双支路电机奇数倍pwm频率噪声的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109905065A true CN109905065A (zh) | 2019-06-18 |
Family
ID=66956039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910314702.XA Pending CN109905065A (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 一种消除强耦合双支路电机奇数倍pwm频率噪声的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109905065A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111900900A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-06 | 华中科技大学 | 多模块电机、振动与共模电流抑制的pwm调制方法及系统 |
CN112468051A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-09 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种多相永磁电机高频振动快速分析方法及其抑制策略 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108616214A (zh) * | 2018-05-19 | 2018-10-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种消除双三相电机pwm频率噪声的驱动拓扑 |
-
2019
- 2019-04-18 CN CN201910314702.XA patent/CN109905065A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108616214A (zh) * | 2018-05-19 | 2018-10-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种消除双三相电机pwm频率噪声的驱动拓扑 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YINGLIANG HUANG等: "PWM Frequency Noise Cancellation in Two-Segment Three-Phase Motor Using Parallel Interleaved Inverters", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111900900A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-06 | 华中科技大学 | 多模块电机、振动与共模电流抑制的pwm调制方法及系统 |
CN111900900B (zh) * | 2020-07-15 | 2021-10-08 | 华中科技大学 | 多模块电机、振动与共模电流抑制的pwm调制方法及系统 |
CN112468051A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-09 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种多相永磁电机高频振动快速分析方法及其抑制策略 |
CN112468051B (zh) * | 2020-11-13 | 2022-06-03 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种多相永磁电机高频振动快速分析方法及其抑制策略 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5815696B2 (ja) | 一体型充電を用いたオープンデルタモータ駆動装置 | |
Chen et al. | A novel inverter-output passive filter for reducing both differential-and common-mode $ dv/dt $ at the motor terminals in PWM drive systems | |
US9701208B2 (en) | Inverter | |
Zhao et al. | Design of a novel parallel-hybrid-excited vernier reluctance machine with improved utilization of redundant winding harmonics | |
CN103269197B (zh) | 一种抑制低压大功率多相变频电机高频振动系统及方法 | |
JP2022552374A (ja) | 多出力型マルチブリッジ電力変換器 | |
JP6837069B2 (ja) | マルチレベル高速可変速駆動 | |
US20140077735A1 (en) | System for driving electromagnetic appliance and motor driven vehicle | |
US7378754B2 (en) | Three-phase harmonic reduction filter for bidirectional power converters | |
CN109905065A (zh) | 一种消除强耦合双支路电机奇数倍pwm频率噪声的方法 | |
CN108616214B (zh) | 一种消除双三相电机pwm频率噪声的驱动拓扑 | |
Itoh et al. | Investigation of a two-stage boost converter using the neutral point of a motor | |
CN108631691B (zh) | 消除h桥驱动的双三相电机pwm噪声的电路拓扑 | |
CN108540041B (zh) | 消除h桥驱动的双三相电机pwm噪声的电路拓扑 | |
CN109873554A (zh) | 一种消除强耦合多支路永磁同步电机pwm噪声的方法 | |
Abdel-Khalik et al. | A nine-phase six-terminal fractional-slot-winding for interior permanent-magnet machines with low space harmonics | |
CN108649781A (zh) | 消除多单元电机pwm噪声的电路拓扑 | |
Abdel-Khalik et al. | Performance evaluation of an on-board integrated battery charger system using a 12-slot/10-pole surface-mounted PM propulsion motor | |
CN110034668B (zh) | 消除h桥驱动的强耦合双支路电机pwm噪声的方法 | |
CN110380662B (zh) | 消除双支路电机pwm噪声的拓扑 | |
Zhao et al. | Optimized Filter Design for Common-Mode Current Reduction in Four-Wire Inverter-Fed Motors | |
CN110034667A (zh) | 一种消除强耦合双支路电机高频噪声的电路拓扑 | |
JP2003088177A (ja) | 多重pwmインバータによる電動機駆動方式 | |
Zhang et al. | PWM harmonics reduction for dual-branch three-phase PMSMs using interleaving topology | |
Shen et al. | Dual-inverter counteracting PWM schemes for iron loss reduction in twin-coil induction motors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190618 |