六相同步电机-变流器系统开关频率电流谐波计算方法技术方案

技术编号:13233723 阅读:86 留言:0更新日期:2016-05-14 20:59
本发明专利技术涉及一种六相同步电机-变流器系统开关频率电流谐波计算方法,其技术特点是包括以下步骤:获取参考电压矢量;根据所采用调制方式确定参与合成电压矢量及其作用时间;计算单个中断周期内的磁链脉动;计算单个基波周期内的开关电流谐波有效值平方;计算定子单相绕组开关电流谐波有效值。本发明专利技术对不同调制方式的开关频率电流谐波数学解析式进行推导与分析,与传统的仿真实验确定开关频率电流的方式相比,节省了大量时间;并且根据开关频率电流数学解析式和电压调制比的范围,确定在整个线性调制区域内的最大开关频率电流谐波值,从而为电机的发热特性确定以及机侧变流器电抗器参数确定提供理论基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子
,尤其是一种六相同步电机-逆变器系统开关频率 电流谐波计算方法。
技术介绍
采用大型化、多样化的电机是目前新能源发电或电机驱动领域发展的一个重要趋 势。六相电机-逆变器系统能够在不增加变流器单相桥臂电流等级的情况下,实现系统容量 的成倍增加,并且可W突破目前电力电子功率器件电流等级的限制,因此是未来的一个重 要发展方向。 开关频率电流谐波是影响电机发热特性的一个重要因素。在足够高的开关频率与 基波频率比下(fs/fc〉20),功率器件输出的电压低频分量可W无限逼近低频参考电压。在 线性调制区内,变流器的输出电压含有载波频率谐波、载波频率奇数倍谐波W及与载波频 率相关的边带谐波,运些谐波与开关频率相关,属于高频电压谐波。开关频率电压作用在电 机上会产生开关频率电流谐波,它是引起电机绕组发热最重要的因素,因此应对其进行定 性定量分析。 对开关频率电流谐波进行分析可W采用计算机辅助设计,即将仿真或实验得到的 波形利用计算机软件进行谐波含量计算和频谱分析。运种方法虽然能够得到一定工况下的 谐波分量,但是有很多缺点:首先是要进行一系列不同工况下的仿真或实验分别进行谐波 含量分析;其次,分析结果是一系列的数字,而且严格对应不同的电机参数和运行工况等, 对于不同的系统需要重复进行分析;最后,分析对于电机建模的精确度要求非常高。因此, 对开关频率电流谐波含量进行数学解析分析很有必要。
技术实现思路
[000引本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种设计合理、准确可靠且方法简 便的。 本专利技术解决其技术问题是采取W下技术方案实现的: -种,包括W下步骤: 步骤1、获取参考电压矢量; 步骤2、根据所采用调制方式确定参与合成电压矢量及其作用时间; 步骤3、计算单个中断周期内的磁链脉动; 步骤4、计算单个基波周期内的开关电流谐波有效值平方; 步骤5、计算定子单相绕组开关电流谐波有效值。 而且,所述步骤3计算单个中断周期内的磁链脉动的数学模型为: A 1])地=A 如+j A 化=1地 A iap= (Uag-Ua化ef) A t A l])zlz2= A A i])z2 = Lz1z2 a izlz2= (Uzlz2-Uzlz2ref ) A t 其中,Lae为子平面内的等效电感,Lz1z2为zlz2子平面内的等效电感;AiKe和A 古ziz2分别为映射到a目子平面和zlz2子平面的此联脉动矢量值,A如、A恥、A如1、A如2分别 为映射到a轴、目轴、Zl轴和z2轴的磁链脉动分量;Ua目和Uziz2分别为映射到处子平面和zlz2子 平面的作用开关电压矢量值;Ucl目ref和Uzlz2re汾别为映射到a目子平面和Z lz2子平面的参考电 压矢量。而且,所述步骤4计算单个基波周期内的开关电流谐波有效值平方的数学模型为: [001 引 其中,m为参考电压调制比,0为邮子平面内参考电压Uaeref与a轴之间的角度,喊。, 为开关电流谐波有效值平方,记为一个中断周期Ts内的开关频率电流谐波有效值平方, 其定义为:其中,A ia、A ib、A ic、A ix、A iy、A iz分别为六相绕组的开关频率电流谐波,经过 化简可W表示为:而且,所述步骤5计算定子单相绕组开关电流谐波有效值的数学模型为: 其中,ihrms为定子单相绕组开关电流谐波有效值。 本专利技术的优点和积极效果是: 1、本专利技术对不同调制方式的开关频率电流谐波数学解析式进行推导与分析。在特 定的调制方式下,开关频率电流谐波表达式只与同步电机的电感参数和电压调制比相关, 而与其它参数无关。每一种调制方式的开关频率电流谐波表达式均是固定的,因此只需将 电感参数和调制比参数带入,即可得到某种特定情况下的开关频率电流数值。与传统的仿 真实验确定开关频率电流的方式相比,节省了大量时间。 2、本专利技术根据开关频率电流数学解析式和电压调制比的范围,可W确定在整个线 性调制区域内的最大开关频率电流谐波值,从而为电机的发热特性确定W及机侧变流器电 抗器参数确定提供理论基础,运对于确定电机及变流器的发热特性具有重要意义。 3、本专利技术不仅可W应用于六相同步电机-变流器系统的开关频率电流谐波计算 中,对于任何类型的变流器与多相同步电机相连系统均适用。【附图说明】 图1是本专利技术的计算处理流程图。【具体实施方式】 W下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述: -种,如图1所示,包括W 下步骤: 步骤1、获取参考电压矢量。 步骤2、根据所采用调制方式确定参与合成电压矢量及其作用时间。 在参考电压矢量确定后,在各个矢量作用期间,作用矢量与参考电压矢量会产生 电压差。电压差流经电机等效阻感电路会产生开关频率电流。在高频情况下,电机的电阻参 数可W忽略不计,因此开关频率电流谐波可W表示为:(1) 其中,U表示作用开关电压矢量,Uref表示参考电压矢量,A t表示开关电压矢量的 作用时间。 在一个中断周期Ts内,开关频率电流谐波有效值的平方可W定义为:由于六相同步电机不同次的谐波分量具有不同的等效电感,对不同次的电流谐波 分量应分别分析,可在矢量空间解禪坐标系下进行分析。经过矢量空间解禪变换,定子开关 频率电流谐波有效值平方可W表示为:(3) 步骤3、计算单个中断周期内的磁链脉动。 本专利技术引入磁链脉动的概念,设定: A (6(10= A l])a+j A l])p = LaP A iap= (Uap-Ua肚ef 当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六相同步电机‑变流器系统开关频率电流谐波计算方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1、获取参考电压矢量;步骤2、根据所采用调制方式确定参与合成电压矢量及其作用时间;步骤3、计算单个中断周期内的磁链脉动;步骤4、计算单个基波周期内的开关电流谐波有效值平方;步骤5、计算定子单相绕组开关电流谐波有效值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:霍现旭王旭东于光耀项添春丁一张东纪明苏靖宇
申请(专利权)人:国网天津市电力公司国家电网公司
类型:发明
国别省市:天津;12

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