面向设计的双三相永磁同步电机电压谐波预测与抑制方法，以提高电压利用率

《IEEE Transactions on Industrial Electronics》：Design-Oriented Prediction and Reduction of Voltage Harmonics in Dual Three-Phase PMSMs for Improved Voltage Utilization

　　

摘要：

本文提出了一种考虑控制因素的设计框架，用于预测和减轻双三相永磁同步电机中由谐波电流抑制控制所引发的电压谐波。通过DZ与QZ等效模型，可对控制引起的电压谐波分量进行数学定义，并通过有限元分析进行定量评估，从而在给定的逆变器电压和电流约束条件下评估电压利用效率。在设计阶段，通过基于设计实验的敏感性分析和方差分析来确定影响电压谐波及其与转矩波动和损耗之间关联的有效设计变量，再通过权衡分析和帕累托前沿分析选出最优设计。在目标高速弱磁区域进行的有限元分析结果表明，与基准模型相比，以电压谐波为优化目标的设计以及兼顾各项性能的设计，可使电压利用效率分别提高19%和12%。在现有实验速度范围内的原型测试显示，有限元分析得出的电压谐波数值与实际测量值的误差在10%–20%范围内。相较于基准模型，改进后的设计能显著降低实测电压谐波水平，且在测试条件下更能有效抑制因速度变化而导致的控制引起的电压谐波放大现象。