谐波电流对永磁电机振动噪声影响研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文谐波电流对永磁电机振动噪声影响研究ResearchonVibrationandNoiseofPermanentMagnetMotorunderHarmonicCurrent作者：周吉威单位：电气工程学院指导教师：李岩教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2015年3月2日学位授予单位：沈阳工业大学沈阳工业大学硕士学位论文摘要进入20世纪后，随着电力电子器件、稀土永磁材料以及材料加工工艺的迅速发展，永磁同步电机得到快速地推广和应用。现如今大多数永磁同步电机都是采用变频器供电，当电机采用变频器供电后，就会

2、在电机的绕组中产生谐波电流。因此，本文主要计算分析变频器供电条件下，谐波电流对永磁同步电机振动噪声的影响，主要有以下几个方面：首先，对变频器供电条件下的谐波电流进行分析，分析表明变频器供电下的谐波电流高频段主要分布在变频器载波频率及其倍频附近，对于三相三线系统，并且定子又是星型连接的电机低次谐波主要是指5次以及7次谐波电流。本文重点放在研究低次谐波电流对永磁同步电机振动噪声的影响。其次，利用有限元方法对电机分别仿真计算当不同次谐波电流存在时的二维瞬态磁场以及三维瞬态磁场，将得到的电磁力作为仿真计算电机振动噪声的载荷，分别计算电机的二维有限元振动噪声

3、以及三维有限元振动噪声并加以对比。仿真计算不同幅值的5次谐波和7次谐波与基波叠加后，对永磁电机振动噪声的影响，并得出规律。分析表明，低次谐波的存在不会改变力波的频率，并且低次谐波的存在能起到减振降噪的作用。此外，本文还对电机的模态进行了仿真计算分析，包括对定子系统、转子系统以及整机的模态计算分析，得到永磁电机各部件固有频率的变化规律以及转子的各阶临界转速，仿真计算结果表明，电机的各部件固有频率都较好避开了电磁力频率，不会发生共振现象。最后，本文对电机进行了振动试验，验证振动噪声仿真的准确性以及模态计算的准确性，并研究了不同的变频器载波频率对电机振动

4、加速度的影响。对实验结果分析表明，三维有限元振动计算结果精度要优于二维有限元计算，三维误差在5%以内，整机模态计算误差在5%左右，并且随着变频器载波频率的增加，电机的振动加速度也随之增加。关键词：永磁同步电动机，谐波电流，固有频率，电磁振动噪声IAbstractSincethe20thcentury,withtherapiddevelopmentofpowerelectronictechnology,rareearthpermanentmagnetmaterialsandmaterialsprocessing,permanentmagnetsync

5、hronousmotor(PMSM)hasbeenrapidpromotedandapplied.MostofthePMSMaresuppliedbyinverter.Ifthemotorsuppliedbyinverter,itwillgenerateharmoniccurrentsinthemotorwindings,sothisthesismainlystudiestheinfluenceofharmoniccurrentonthevibrationandnoiseofPMSMsuppliedbyinverter.Includingsever

6、alpartsasfollowing:Firstly,theharmoniccurrentofinverterpowersupplywereanalyzed,theresultshowsthatthehighfrequencyofharmoniccurrentmainlydistributesneartheswitchfrequencyanditsfrequencydoublingwhenthePMSMunderinvertersupply.Asthemotoristhreephaseandthestatorofthemotorisconnecte

7、dinstar,thelowfrequencyofharmoniccurrentmainlyreferstothe5thand7thharmoniccurrent.ThisthesismainlystudiestheeffectoflowharmoniccurrenttothevibrationandnoiseofPMSM.Secondly,2Dtransientmagneticfieldand3DtransientmagneticfieldaresimulatedandevaluatedbasedonFiniteElementMethod(FEM

8、)underdifferentharmoniccurrenttoobtaintheelectromagneticforce