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六相永磁同步发电机系统的零序电流抑制策略

2022-08-12施国栋王侯清何坚强张春富

微特电机 2022年7期

施国栋,孙 磊,王侯清,何坚强,张春富

(1.盐城工学院,盐城 224051;2.清华大学 精密仪器系,北京 100084)

0 引 言

永磁同步电机凭借其结构简单、能量密度高、控制性能好等优点,被广泛应用于传动以及发电领域[1-2]。当涉及到大功率应用时,由于开关设备耐电压有限,传统的永磁同步电机结构应用将受到限制。为了解决这个问题,1989年日本学者Isao Takahashi提出的一种将定子侧中性点打开的绕组连接方式[3],该连接方式将定子绕组分别连接两个变流器,电机运行时,两变流器同时工作各自分担一部分功率,从而降低对功率器件的容量要求。

开绕组电机系统根据两台变流器是否共用一个直流侧可以分为隔离直流母线和共直流母线两种结构[4]。共直流母线结构相较于隔离直流母线结构在硬件上少了两条需要电气隔离的直流母线,拥有更高的功率密度。然而,两变流器直流母线并联,两变流器之间存在零序回路。此时,变流器中功率器件在高频工况下产生的共模电压和由于永磁体转子结构带来的三次谐波反电动势,便在零序回路上产生零序电流[5],从而额外导致电机的损耗和发热,降低了系统运行的效率和稳定性。

抑制零序电流的方法主要分为硬件和软件两类,硬件主要为在共用的直流母线上增加辅助开关,软件方法只需对变流器的调制策略或控制方法进行改进,无需增加额外的硬件电路,适用于高功率密度的应用场合。文献[6]在空间矢量调制中选择共模电压为零的矢量来达到抑制零序电流的目的,但此时电压利用率减少了15%。……

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