逆变器调制策略对电机声品质和效率的影响

逆变器调制策略对电机声品质和效率的影响

电动汽车的核心是电机驱动系统，该系统包括电机和逆变器。由电机驱动系统产生的电磁噪声已经引起了学术界和工业界的关注。电磁噪声的产生不仅与电机的物理设计和安装条件有关，而且与电机控制方法和逆变器的电压调制策略相关。对此，通过试验和仿真的方法对两种不同的电压调制策略进行了研究，给出不同电压调制策略对电磁噪声的影响。同时，还分析了不同电压调制策略对逆变器功率损失的影响。

对空间矢量脉冲宽带调制策略和不连续脉冲宽带调制策略进行了分析，并对这两种调制策略分别进行有限元仿真和台架试验。试验时，逆变器选择德国英飞凌生产的FS400R07A1E3绝缘栅双极型晶体管，电机选择美国西屋技术生产的永磁同步电机。为尽可能保证试验的准确度，将电机与减速器、离合器和差速器相连。同时，将8个灵敏度为50mV/Pa的麦克风均匀布置在电机附近，并记录这8个位置处的电磁噪声。试验时，逆变器采用220V直流电压驱动并通过一个实时接口进行控制，分别采用空间矢量脉冲宽带调制策略和不连续脉冲宽带调制策略对电压进行调制，将直流电逆变成交流电，驱动电机运行。对于不同的电压调制策略，分别使用固定的和随机的逆变频率。固定的逆变频率设定为10kHz，随机的逆变频率则以10kHz为中心随机选择逆变频率。同时，利用数值模拟评估方法，对逆变器的功率损失进行计算。

试验结果表明：①不同的电压调制策略影响电磁噪声的产生；②两种调制方式相对比，不连续脉冲宽带调制策略能改善0～200Hz范围内的电磁噪声；③对于空间矢量脉冲宽带调制策略，不同的逆变频率不影响电磁噪声的产生；④对于不连续脉冲宽带调制策略，当逆变频率低于某一阈值时，电磁噪声得到明显改善；⑤不同的电压调制策略影响逆变器的功率损失，相比空间矢量脉冲宽带调制策略，使用不连续脉冲宽带调制策略能够减少17%的逆变器功率损失。

刊名：IEEE Transactions on Transportation Electrification（英）

刊期：2016年第1期

作者：Andreas Andersson et al

编译：王亮