【摘 要】
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在电机控制系统中,除了控制性能,振动也是整体性能评估中不可或缺的一部分。电力电子变频器作为控制主体,布有许多精密器件,在受到振动时极易发生故障。模态分析能得到系统的结构动态特性,从而针对其动态特性设计降振方法。除了外界激励,变频器本身也具有振动源,会对变频器造成影响,可能造成结构破坏。电机本身的振动是电机控制系统中振动的最主要来源,这个问题从电机诞生起就一直是备受关注的问题。扩频PWM调制能有效降
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在电机控制系统中,除了控制性能,振动也是整体性能评估中不可或缺的一部分。电力电子变频器作为控制主体,布有许多精密器件,在受到振动时极易发生故障。模态分析能得到系统的结构动态特性,从而针对其动态特性设计降振方法。除了外界激励,变频器本身也具有振动源,会对变频器造成影响,可能造成结构破坏。电机本身的振动是电机控制系统中振动的最主要来源,这个问题从电机诞生起就一直是备受关注的问题。扩频PWM调制能有效降低谐波峰值,将尖峰处的能量分配到周边的频带上,从而降低电机高频振动。其中,RPWM是一种传统有效的扩频PWM方式,而UDPWM能使实际实验中随机的概率密度分布更符合预期,且频率跃变较小,能改善RPWM中电流THD较大的问题。电机中的共模问题也备受关注,共模电流会影响电机寿命,而RWPWM作为一种简易有效的降共模方法,可以利用多模块电机提供的额外自由度,从理论上完全消除共模电压。本文对电机控制系统中的振动问题进行了研究,主要为以下内容:首先,对电机控制系统中的振动机理进行了研究,分析了振动的产生及激励源,介绍了模态空间中的固有频率及振型,并分别对电力电子变频器和电机的振动源、传导路径及影响因素进行分析。之后,对于电力电子变频器,搭建了有限元仿真模型,进行了模态仿真和模态实验,两者的固有频率值和振型能很好地拟合,验证了模型正确性。并在不同电路参数下进行了振动对比实验,总结了实验参数对变频器振动的影响。最后,对于双三相电机,进行了RPWM和UDPWM两种扩频PWM策略的振动实验,证明两者都有很好的降振效果,且扩频范围越大效果越好。RPWM的降振效果更好,但UDPWM的电流THD更小。进一步地,将RWPWM和扩频PWM策略结合为RW-RPWM和RW-UDPWM,两者的振动和THD效果与扩频PWM策略一致,共模电压能降低至原来的10%以下。
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