论文题目：软开关技术对开关频率调制引起的振动噪声的研究
摘要：变频器以优异的调速性能广泛应用在电机控制领域中,但变频器供电也会使电机引入新的噪声成分,其谐波主要位于开关频率及其倍频附近。随着电力电子技术发展,软开关技术的应用使功率开关管具有良好的开断特性而受到了广泛关注,成为电力电子技术的一个重要研究方向。目前,软开关理论在提高效率、降低电磁干扰、抑制谐波污染、减小电压电流应力等方面都进行了深入研究,而在对电机振动噪声方面的研究比较欠缺。本文主要研究软开关技术对变频器供电下电机振动噪声的影响,主要分为以下几个方面:首先,本文研究了变频器供电引起电机振动噪声原因,查阅大量软开关工作原理及应用方面的相关文献,在多次对比后选择辅助二极管谐振极逆变器（ADRPI）作为本课题研究对象,在此基础上,详细分析了ADRPI型逆变器的运行原理与工作过程,针对一台45kW的感应电机,计算了软开关电路的谐振电感和电容参数。其次,对ADRPI逆变器单相拓扑结构进行仿真,验证该拓扑结构的可靠性,然后搭建动态IGBT模型,在此基础上分别搭建硬开关模式、软开关定时控制和软开关变时控制三种模式下的感应电机矢量控制模型,对得到的电机电流数据分别进行频谱分析,结合软开关在开通时无损耗的优点,进而可以提高开关频率极限,可以看出软开关技术在减小变频器供电下电机电流谐波的可行性。再次,本文对ADRPI型逆变器在应用中与电机的适配性问题进行研究,对不同参数的电机分别进行仿真,从得到的电流频谱分析数据中可以看出该拓扑结构对功率较大的电机的谐波抑制作用更为明显,该型逆变器更有利于降低大功率电机的振动噪声。最后,将硬开关和软开关两种模式下的电机电流数据作为激励源,利用有限元法得到电机径向电磁激振力并进行频谱分析。从结果中可以看出采用软开关技术可以适当削弱由开关频率调制引起的径向电磁力。综合来看,软开关技术对减小变频器供电下电机的振动噪声具有较高的可行性。
关键词：软开关技术;开关频率;振动噪声;ADRPI;径向电磁力
学科专业：电气工程
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 课题国内外发展动态
1.2.1 电机振动噪声国内外研究现状
1.2.2 软开关技术发展及研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 ADRPI拓扑结构的分析研究
2.1 ADRPI电路结构与运行原理
2.2 ADRPI逆变器工作过程分析
2.3 电路谐振参数选择
2.4 本章小结
第3章 软开关逆变器系统仿真及分析
3.1 单相ADRPI拓扑结构仿真
3.2 硬开关模式下三相逆变器仿真
3.2.1 动态IGBT模块建模及参数设置
3.2.2 矢量控制系统建模
3.2.3 硬开关三相逆变器仿真结果及分析
3.3 软开关模式下三相逆变器仿真
3.3.1 软开关三相逆变器拓扑结构比较
3.3.2 定时控制方式下软开关三相逆变器仿真
3.3.3 变时控制方式下软开关三相逆变器仿真
3.3.4 不同载波频率下软开关三相逆变器仿真
3.4 各模式下仿真结果对比分析
3.5 本章小结
第4章 软开关逆变器对不同参数电机的适应性仿真及分析
4.1 定时控制与变时控制两种方式分析
4.2 定时控制方式下不同参数电机仿真
4.2.1 定时控制方式下 4kW电机控制系统仿真
4.2.2 定时控制方式下 15kW电机控制系统仿真
4.2.3 定时控制方式下 37kW电机控制系统仿真
4.3 定时控制方式下各频率处电流谐波对比分析
4.4 本章小结
第5章 软开关对电机电磁激振力影响分析
5.1 变频器供电对电机径向电磁力影响
5.2 感应电机电磁力有限元仿真
5.3 仿真结果和分析
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢