逆變器調(diào)制策略對電機聲品質(zhì)和效率的影響

逆變器調(diào)制策略對電機聲品質(zhì)和效率的影響

電動汽車的核心是電機驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電機和逆變器。由電機驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁噪聲已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。電磁噪聲的產(chǎn)生不僅與電機的物理設(shè)計和安裝條件有關(guān)，而且與電機控制方法和逆變器的電壓調(diào)制策略相關(guān)。對此，通過試驗和仿真的方法對兩種不同的電壓調(diào)制策略進(jìn)行了研究，給出不同電壓調(diào)制策略對電磁噪聲的影響。同時，還分析了不同電壓調(diào)制策略對逆變器功率損失的影響。

對空間矢量脈沖寬帶調(diào)制策略和不連續(xù)脈沖寬帶調(diào)制策略進(jìn)行了分析，并對這兩種調(diào)制策略分別進(jìn)行有限元仿真和臺架試驗。試驗時，逆變器選擇德國英飛凌生產(chǎn)的FS400R07A1E3絕緣柵雙極型晶體管，電機選擇美國西屋技術(shù)生產(chǎn)的永磁同步電機。為盡可能保證試驗的準(zhǔn)確度，將電機與減速器、離合器和差速器相連。同時，將8個靈敏度為50mV/Pa的麥克風(fēng)均勻布置在電機附近，并記錄這8個位置處的電磁噪聲。試驗時，逆變器采用220V直流電壓驅(qū)動并通過一個實時接口進(jìn)行控制，分別采用空間矢量脈沖寬帶調(diào)制策略和不連續(xù)脈沖寬帶調(diào)制策略對電壓進(jìn)行調(diào)制，將直流電逆變成交流電，驅(qū)動電機運行。對于不同的電壓調(diào)制策略，分別使用固定的和隨機的逆變頻率。固定的逆變頻率設(shè)定為10kHz，隨機的逆變頻率則以10kHz為中心隨機選擇逆變頻率。同時，利用數(shù)值模擬評估方法，對逆變器的功率損失進(jìn)行計算。

試驗結(jié)果表明：①不同的電壓調(diào)制策略影響電磁噪聲的產(chǎn)生；②兩種調(diào)制方式相對比，不連續(xù)脈沖寬帶調(diào)制策略能改善0～200Hz范圍內(nèi)的電磁噪聲；③對于空間矢量脈沖寬帶調(diào)制策略，不同的逆變頻率不影響電磁噪聲的產(chǎn)生；④對于不連續(xù)脈沖寬帶調(diào)制策略，當(dāng)逆變頻率低于某一閾值時，電磁噪聲得到明顯改善；⑤不同的電壓調(diào)制策略影響逆變器的功率損失，相比空間矢量脈沖寬帶調(diào)制策略，使用不連續(xù)脈沖寬帶調(diào)制策略能夠減少17%的逆變器功率損失。

刊名：IEEE Transactions on Transportation Electrification（英）

刊期：2016年第1期

作者：Andreas Andersson et al

編譯：王亮