永磁同步电机的振动控制研究

永磁同步电机的振动控制研究

张山岳

通辽盛发热电有限责任公司 内蒙古 通辽 028000

摘要：永磁同步电机是一种新型的动力设备，被应用在生产活动中，可以提供强大的动力支持。受结构特点的影响，永磁同步电机运行中会产生振动噪声，严重影响使用效果。所以，要加强振动噪声控制策略的研究，了解振动噪声产生原因，并采取行之有效的措施，保证系统稳定、高效地运行。

关键词：永磁同步电机；振动控制；研究

1永磁同步电机概述

永磁同步电机的工作原理是能量之间转化，满足人们对电能的需求，而励磁电流是永磁同步电机运行的动力来源。一是直流发电机供电的励磁方式，从本质上来看，借助滑环生成直流电流，比较简单。二是交流励磁机供电的励磁方式，主要发挥交流励磁的作用，确保电流供应的连续性、稳定性，操作比较简单，具有较强的适用性。三是无励磁的励磁方式，在励磁电流的基础上进行整流才能获得电能，一旦出现问题，电流互感器就会产生励磁电流，解决了变压器输出不足的问题，保证系统正常运行。永磁同步电机是由永磁体产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体是转子产生的来源，三相定子绕组会受到旋转磁场的影响，进而发生电枢反应，感应三相对称电流。永磁同步电机在发展中不断完善，功能更加强大，可以满足实际需求。随着科学技术的发展，永磁同步电机逐渐完善，有着广阔市场空间。

2永磁同步电机的特点

永磁同步电机可以将电机整体安装在轮轴上，形成整体直驱系统，一个轮轴就是一个驱动单元，不需要用齿轮箱。永磁同步电机具有功率高、效率高的特点；永磁同步电机产生热量比较少，电机冷却系统在运行时不会产生较大噪声；系统结构是全封闭的，构建出一个整体，出现故障的概率非常小，所以基本不用维护，减少了人员工作量；永磁同步电机可以承载较大的电流，稳定可靠；整个传动系统质量轻，簧下重量较轻，在单位质量内，功率较大；在没有齿轮箱的情况下，转向架系统设计是很灵活的，如柔式转向架、单轴转向架，可以有效提升列车性能。自动调节励磁的核心是电压，通过调节电压来实现有效控制。为了进一步了解情况，人们要对电压下降展开有效分析，找到其中存在的原因。如果是无功负荷电流造成的，在励磁电流不变时，端电压和无功电流之间存在一种联系。为了确保供电的稳定性，发电机的端电压要保持不变，具体操作方法是随无功电流的变化，调节发电机的励磁电流。

3永磁同步电机的机理

3.1死亡区域引起的谐波

死亡时间是一个特殊时期，当谐波引入时，逆变器上的桥臂要和电机连接起来，器件运行所需时间会增加。当开关处于运行状态时，功率管会被损坏，为了解决问题，人们要有效运用功率管互补信号，引入电流。为了正确认识互补开关和电压的关系，人们要采用有效方法，对死亡区域进行分析，计算等效电压高度，深入了解调制周期和载波比。死区会产生很大的影响，最明显的就是基波电压幅值出现波动，将电波引入死区，可以实现有效补偿，让永磁同步电机的转矩脉动大大减少。人们可以通过分析电流互感器获得的两相电流幅值，了解转子的位置信息。同时，要认真查表，进一步明确电压矢量（会产生畸变电压幅值）和补偿量，最大程度减少死区电流产生的影响。人们要进行全面分析，深刻了解死亡区域引起的谐波，掌握永磁同步电机运行状况，更好地控制，提升运行效率。

3.2谐波抑制

对电流进行采样时，人们要意识到相电流的直流偏置量、三相电流传感器的重要性，有效掌握互感器采样幅值，保证数据信息的准确性、全面性，依据直流偏置来对电流波动进行有效分析，全面了解具体情况。永磁同步电机运行期间要进行坐标变换，其间受电流幅值误差的影响，转矩波动会变大，要做好减噪设计，同时做好电流环反馈检测工作，发挥偏差补偿消除法的作用，明确直流偏置，根据数字滤波器针来抑制谐波的干扰。永磁同步电机的硬件系统主要包括旋变通道单元、电源变换单元、过流保护单元、隔离驱动单元等。电流转换单元是控制系统的主体部分，人们要科学分析不同等级电压，明确电机轴的准确位置，标注相电流坐标信息，有效运用电流采样单元，避免堵转事故发生，提高电流反应速度。

4永磁同步电机振动噪声的控制策略

噪声一直是永磁同步电机运行中的重要问题，这和转矩脉动有很大的关系，需要进行有效控制。永磁同步电机在运行中会产生谐波。谐波是多方面原因造成的，为了实现振动噪声的控制，首先要明确原因，这是非常重要的前提条件。具体操作方法是用电子绕组将三相对称有效连接，之后会产生畸变的感应电流和相电流，要采取有效方法进行分析，掌握相关情况。整个分析过程必须由专业技术人员来完成，否则会出现较大误差。通过控制永磁同步电机振动噪声，提升运行效率，人们可以创建相对稳定的生产环境，减少不利因素的影响。同时，要加强对振动噪声控制策略的研究，结合实际情况，确保达到理想效果。

永磁同步电机的控制系统正常运转时，如果定子电流中的谐波发生反应，就会产生更多谐波，一直处于不断增加之中。运行期间会产生噪声，当电机固有频率和电磁力波比较接近时，噪声会变大，在情况严重时，永磁同步电机就无法正常运行。想要降低电流中的谐波，人们必须降低电磁力波，二者密切联系。在变频供电的过程中，要引入振动噪声源，展开有效研究，对永磁同步电机的振动噪声进行分析：逆变器开关频率与电流谐波相互影响，噪声随之产生，将电流谐波引入逆变器中，电流会明显上升，在控制振动源的基础上，要掌握随机开关频率调制技术，主要是采用随机开关频率-死亡补偿的方式来引入一定的电流谐波，对谐波起到抑制作用，达到降噪效果。永磁同步电机要想进行降噪处理，先要弄清楚振动和噪声产生的原因，这是非常重要的。随着科学技术的发展，永磁同步电机将会更新换代，振动和噪声也会大大降低。人们要将不同部件有机联系在一起，开展死区补偿前后情况分析，将所获得的数据信息进行比较，基波是50Hz，低频段是50～2000Hz。人们要采用对比方法进行分析，就补偿前后情况来说，传统模式下，开关频率的电流谐波幅值降低，电流谐波减少，谐波畸变率会明显下降。对相关数据信息进行对比分析，在死区补偿前后，开关频率和二倍频率的变化并不是很大，降低高频率噪声的同时，振动噪声明显削弱。人们要有效发挥死区补偿策略的作用，依据混合随机开关频率来开展试验工作，针对混合随机开关频率和死亡区补偿策略做试验，展开低频率数据研究，指导输出的电流谐波幅值会下降，噪声自然也就变小，从总体来看，电流谐波的分布差异不是很大。在宽调速范围下开展试验测试，笔者发现，电流谐波降低后，永磁同步电机运行中产生的振动噪声减少，更加平稳，5000Hz中低频段的电流谐波幅值在整个调速范围内得到降低。人们要不断优化死区补偿情况，通过电流信息对谐波进行分析，提高随机开关频率，激发低频电流死区效应。在相互作用的影响下，将逆变器引入电流谐波中，进行混合随机开关频率死区补偿策略创新，可以优化永磁同步电机降噪效果。

结束语

噪声和振动会影响永磁同步电机的运行效果，进而导致其产生更多问题，所以进行控制是非常必要的。人们要加强对永磁同步电机噪声系统设计的研究，掌握工作原理，实现有效控制，取得良好效果。采用有效措施优化后，人们要开展振动测试，确保达到性能指标，发挥出更大作用，满足生产活动对电力的需求。

参考文献

[1]王淑旺,马志林,刘健.风冷永磁同步电机噪声分析与优化[J].汽车技术,2019(06):25-29.

[2]黄厚佳.永磁同步电机电磁振动噪声的识别和抑制[D].上海电机学院,2019.

[3]彭俊,李伟业,冯江华,陈致初.逆变器供电下的永磁同步电机电磁噪声计算[J].机车电传动,2019(01):30-34+39.