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永磁同步电机低噪声脉宽调制策略的研究

作　者: 王兴
导　师: 夏加宽; 孙宜标
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 随机PWM技术电磁噪声变频调速系统脉宽调制
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目前，PWM技术广泛地应用于变频调速系统中，该技术使功率开关器件以确定的方式开通和关断，因此变频器的输出电压中含有大量的谐波成分，这些谐波增强了电机的振动，进而产生令人难以忍受的噪声。本文从改变谐波的频谱分布入手，提出了一种混合随机调制技术，并且在永磁电机实验平台上进行了相关实验，本文主要研究内容如下：首先，阐述了随机PWM技术的发展及应用现状，归纳了随机PWM技术的基本原理及其分类，介绍了随机数的生成方法，并提出了一种混合随机PWM技术。其次，基于Matlab仿真软件搭建了永磁同步电机变频调速系统模型，对固定开关频率调制、周期频率调制、随机开关频率调制和混合随机开关频率调制技术进行了仿真，四种PWM技术仿真结果的对比分析表明，混合随机开关频率调制技术能够更加有效地分散频谱。此外，搭建了220W永磁同步电机实验平台，并详细地介绍了永磁电机实验平台的部分硬件电路及软件设计。最后，不同开关频率对电流波形影响的实验结果表明，电流脉动随开关频率增加而减少，并且高次谐波主要集中在开关频率及其整数倍附近。对固定开关频率、随机开关频率和混合随机开关频率调制下的电流波形进行频谱分析，混合随机开关频率调制技术不仅能够更均匀地将这些谐波分布在整个频谱上，而且降低了对随机数性能的要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题背景与研究意义  10-11
  1.2 脉宽调制技术的发展现状  11-13
  1.3 周期频率调制技术的发展现状  13
  1.4 随机调制技术的国内外发展动态  13-17
    1.4.1 国外研究现状  14-15
    1.4.2 国内研究现状  15-17
  1.5 本文主要研究内容  17-18
第二章随机调制技术  18-30
  2.1 随机调制技术的原理  18-20
  2.2 随机调制技术的分类及实现方法  20-23
    2.2.1 随机开关 PWM  20-21
    2.2.2 随机脉冲位置 PWM  21-22
    2.2.3 随机开关频率 PWM  22-23
  2.3 随机数的产生方法  23-24
  2.4 随机开关函数  24-26
  2.5 功率谱密度理论  26-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章永磁同步电机混合随机开关频率调制技术仿真研究  30-44
  3.1 混合随机开关频率调制技术  30-33
    3.1.1 混合随机开关频率  30-31
    3.1.2 混合随机开关频率变化范围的设计  31-33
  3.2 永磁同步电机调速系统仿真模型  33-34
  3.3 固定开关频率调制技术仿真结果及分析  34-36
  3.4 混合随机开关频率调制技术仿真研究  36-43
    3.4.1 周期频率调制技术仿真结果及分析  37-39
    3.4.2 随机开关频率调制技术仿真结果及分析  39-40
    3.4.3 混合随机开关频率调制技术仿真结果及分析  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章永磁同步电机混合随机开关频率调制技术实验验证  44-54
  4.1 永磁同步电机实验平台总体结构设计  44
  4.2 实验平台硬件电路设计  44-47
    4.2.1 过流保护电路  44-45
    4.2.2 逆变电路  45-46
    4.2.3 驱动电路  46-47
  4.3 系统软件设计  47-50
  4.4 实验结果分析  50-53
    4.4.1 永磁同步电机实验平台  50
    4.4.2 开关频率对电流频谱影响的实验结果及分析  50-52
    4.4.3 混合随机开关频率调制对电流频谱影响的实验结果及分析  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章结论  54-55
参考文献  55-58
附录 A 实验装置  58-59
在学研究成果  59-60
致谢  60

永磁同步电机低噪声脉宽调制策略的研究

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