在这篇文章中,Leroy-Somer 的科学总监 Jacques Saint-Michel 讨论了 PWM 操作对电机磁噪声的影响。
大多数磁噪声研究都假设电流具有纯正弦形状;换句话说,MMF 波的计算中不存在时间谐波。当然,PWM引入了我们现在要介绍的时间谐波。
1:PWM电压谐波
在这里,您可以看到使用空间矢量调制的 PWM 电压的电压波形和频谱,该电机以 150 Hz 驱动,斩波频率为 3 kHz。
可以看出,相间电压(蓝色)是 3 级步进函数,而相电压波形是 5 级步进函数。
下图为相间电压的频谱;
可以看出,我们发现了一系列遵循以下两种关系的频率:
其中,i、j、m、n为整数。显然,从频谱来看,并非所有这些频率都存在。因此,重要的是确定其中哪些确实存在,并且能够预测它们是否会导致向前或向后的旋转波。为此,有必要对PWM算法进行更深入的研究。
事实证明:
- 对于斩波频率奇数倍左右的频率,电机频率倍数前面负号的顺序为正向、反向、零等,正号为反向、正向、零等。
- 对于斩波频率偶数倍附近的频率,电机频率倍数前面正号的顺序为正向、零、反向等,负号的顺序为反向、零、正向等
这显示了以下范围内的一些人
当然,根据等效机器阻抗,这些电压谐波会产生电流谐波,而后者又会产生旋转MMF力,其极数与机器主绕组相同,正向或反向旋转。
因此,除了 MMF 中与基频相关的术语外,我们还会发现以下术语:
如上所述,其中一些术语当然不存在。
2:磁压力行波
MMF 表达式现在有更多的项,并且对于 MMF 平方来说仍然更糟,它可以确定作用在定子孔上的磁压力的行波。
我们将在下文中看到,这些贡献可能会导致有害的噪声波,因为它们会将高频与低振动阶数(或极数)结合起来,这是迄今为止已知的最可怕的。
例如,让我们考虑主旋转场与 PWM 波之一的组合;
这些条款将导致以下浪潮:
这两种情况都是不可取的:
- 最后一种是纯径向的,可以激发定子的零阶谐振模式;
- 第一个可以激励 2p 级,这是 2p 电机中最有可能被激励的。
最后,所有的 PWM 感应波都处于相同的情况,这是很容易想象的。
因此,由于这些频率与速度相关并且数量非常多,因此以一种或另一种速度激发这些有害共振之一的风险相当高。事实上,在斩波频率的任意倍数附近都可能遇到 PWM 感应波,其间隔与电机频率相对应。对于任何类型的机器都是如此。因此,选择合适的斩波频率对于任何电机都非常重要,以避免产生难以承受的噪声。
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