逆变器死区效应对永磁同步电机效率的影响

逆变器死区效应对永磁同步电机效率的影响收稿日期 ! “ ##$%# 7 ? 8 ; 7 >@A8B: 8B ; @CDE DF G877>9>8@9HI J K LMN% OPQMN( RS J TP% UPM( V3 WX Y PQM) Z [ Q] ^_ [ M^ L‘ a b[ c^] PcQb a MNPM[ [ ] PMN( d Q]UPMeMf ^Pg^[ L‘ 1 [ chMLbLNi ( d Q]UPM ’ * ###’ ( j hPMQ+k l G:B=9:! 1 h [ [‘ ‘ [c^f L‘ ^h [ m[ Qm% ^P_ [L M^ h[L g ^ng ^ oLb^QN[ f QMmc g]] [M^f L‘ ^h[, V- PMo[ ] ^[ ] Q] [Q MQbi p[ mPM^hPfn Qn[ ] q1 h[[ ‘ ‘ [ c^ L‘ ^h [h Q] _ LMPc cg]] [ M^f LM, -. -F f ) , [] _ QM[ M^ -Q NM[ ^ . i Mch] LMLgf -L ^L] +[ ‘ ‘ PcP[ MciP ff ^gmP[ mq3 Mmf L_ [ [ On[ ] P_ [ M^f Q] [ cQ] ] P[ mL g^qr 8Hs ; B 死区效应对 ? @A @ 效率的影响假定逆变器输出电压和绕组反电势中都含有对称的 B 次谐波 : 根据永磁同步电机简化等效电路 “ 绕组电流中的 B 次谐波可表示为 &CDB(#DBEFDBG/ 3H I 0J , ) 8式中 “ G/ 为绕组电阻 KJ 为绕组电感 K0 为定子电 流频率 :在矢量控制系统中 “定子电流与反电势同相位 “而反电势中各次谐波的相位与基波的相位常相同 “那么死区效应等效电压的各次谐波与反电势中的各次谐波正好反相 : CB 可表示为 &CB( #B3F %G!/ 3, I 0 J 8L !, 58式中 “ # B 和 F B 分别为逆 变器 输 出 电 压 和 绕 组 反 电势 B 次谐波有效值 :当反电势中谐波很小时 “ CB 可近似表示为 &CB( #BG!/ 3, I 0 J 8L !, M8由于系统采用三相半桥无中线逆变驱动电路 “绕组电流中无 4 的整数倍次谐波电流 : 由式 , 48和式, M8可见 “绕组中主要有 5 次和 6 次谐波电流 : 5 次谐波电流产生的旋转磁场相对于定子以 5 倍同步转速反向转而以 M倍同步转速相对于转子旋转 : 6 次谐波电流产生的磁场相对于定子以 6 倍同步转速正向旋转 “ 即以 M倍同步转速相对于转子旋转 谐波电流不仅在电机绕组中产生附加铜损耗 “ 而且会在永磁体和转轴中产生涡流损耗 : 谐波磁场产生的损耗随谐波磁场交变频率的升高而增加 : 当定子电流频率较低时 “ 涡流损耗不明显 “ 当定子电流频率较高时 “ 涡流损耗较明显 “ 影响系统效率 :N 实验研究文 中 采 用 了 一台 4O4PQ R4S“ SSS%TU VW的高速永磁同步电机进行实验研究 : 永磁材料采用 X YZ $[ “G/ (S O1M 5] “ J (S O! 11U ^ : 当电流频率为 444^ _R无死区补偿时 “ 电流波形如图 4 所示 : 电流波形的频谱如图 ) 所示 : 电流中明显存在 5 次 R6 次谐波 : 这些谐波分量会在电机定子铁心 R转子中产生涡流损耗 : 同样的负载和转速下 “ 采用死区补偿时的电流波形如图 5 所示 “ 其频谱如图 M所示 : 电流中的 5 次 R6次谐波得到明显的抑制 : 效率曲线如图 6 所示 : 无死区补偿时的系统效率明显低于有死区补偿的系统效率 :#%JJ ! #LVNO! <% %作 者简介 O徐 永 向 L%J! !