双三相PMSM锯齿载波双随机SVPWM策略

赵文祥, 李亮, 吉敬华, 陶涛

（江苏大学）

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.210207

船舶电力推进系统对振动和噪声要求高，因此推进电机的低振噪控制尤为关键。然而，固定开关频率调制时，功率管的开通和关断会在开关频率及其整数倍处产生集中的高频谐波，引起高频振动噪声与电磁干扰。此外，对双三相电机开关序列的中心化处理，也会增加谐波含量。为解决上述问题，文中结合随机零矢量SVPWM与变延时SVPWM，提出基于锯齿载波的双随机SVPWM控制方法。该方法可显著分散高频谐波，降低谐波含量，从而抑制振动噪声。

论文针对双三相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)系统中相电流的高频谐波带来的振动噪声问题，提出锯齿载波双随机空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)控制策略。使用锯齿载波调制代替三角载波调制，避免了开关序列的中心化处理，降低了谐波含量。采用随机零矢量与变延时相结合的双随机SVPWM，使得集中在开关频率及其整数倍处的高频谐波显著分散到指定频率范围内，大大降低谐波幅值，拥有比任一单随机方法更加优秀的谐波扩散效果。锯齿载波双随机SVPWM方法的示意图与控制框图分别如图1和图2所示。

图1  锯齿载波双随机SVPWM方法的示意图

图2  锯齿载波双随机SVPWM方法的控制框图

图3给出了相电流与谐波含量的实验结果，可以明显看出，锯齿载波相比于三角载波，相电流更加光滑，谐波含量更低。图4给出了相电流的功率谱分析实验结果，可以看出，双随机SVPWM显著分散了高频谐波，谐波幅值大大降低。

图3  相电流与谐波含量实验结果

图4  功率谱分析的实验结果

论文探讨和解决了以下4方面问题：

（1）固定开关频率调制存在相电流高频谐波；

（2）变延时SVPWM消除控制器调节参数不匹配问题；

（3）双随机SVPWM分散开关频率倍频处的谐波；

（4）锯齿载波调制避免开关序列的中心化处理，降低谐波含量。

引文信息