逆變器調制策略對電機聲品質和效率的影響

逆變器調制策略對電機聲品質和效率的影響

電動汽車的核心是電機驅動系統，該系統包括電機和逆變器。由電機驅動系統產生的電磁噪聲已經引起了學術界和工業界的關注。電磁噪聲的產生不僅與電機的物理設計和安裝條件有關，而且與電機控制方法和逆變器的電壓調制策略相關。對此，通過試驗和仿真的方法對兩種不同的電壓調制策略進行了研究，給出不同電壓調制策略對電磁噪聲的影響。同時，還分析了不同電壓調制策略對逆變器功率損失的影響。

對空間矢量脈沖寬帶調制策略和不連續脈沖寬帶調制策略進行了分析，并對這兩種調制策略分別進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的FS400R07A1E3絕緣柵雙極型晶體管，電機選擇美國西屋技術生產的永磁同步電機。為盡可能保證試驗的準確度，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直流電壓驅動并通過一個實時接口進行控制，分別采用空間矢量脈沖寬帶調制策略和不連續脈沖寬帶調制策略對電壓進行調制，將直流電逆變成交流電，驅動電機運行。對于不同的電壓調制策略，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，利用數值模擬評估方法，對逆變器的功率損失進行計算。

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