篩分設備電磁轉矩脈動的抑制方法

發布時間：22/11/12 瀏覽次數：

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  篩分設備電磁轉矩脈動的抑制方法

  篩分設備抑制無刷直流電機的電磁轉矩脈動，應從兩方面考慮，一方面要優化無刷直流電機的反電勢波形，使之盡可能地接近理想正弦波;另一方面要減小定子電流中的諧波分量。

  (1)轉子結構的優化

  篩分設備定子繞組的感應電動勢是定子繞組切割氣隙磁場產生的，當氣隙磁場的波形不同時，感應電動勢波形將不同，因此通過優化轉子結構、永磁體形狀、充磁方式，使氣隙磁場更接近正弦波形將可優化反電勢波形。永磁無刷直流電機通常為內轉子、表貼式結構，永磁體為瓦型。這種轉子結構的優化方法有：優化電機的極弧系數、優化永磁體磁化方向的長度、采用HALBACH磁體結構等。對于篩分設備的瓦型永磁體的優化，普遍的做法是采用不等厚永磁體磁極。通常情況下，瓦型永磁體的磁極內外徑同心，半徑不同，即永磁體的磁極為等厚的。研究表明，使磁極兩端變薄，可有效優化氣隙磁場波形，為兩種不同形狀的瓦型永磁體的磁極。篩分設備的磁極特點為內外半徑相同，但不同心，磁極的兩端變薄了。不同心，內外徑相同的磁極，使氣隙磁場分布更接近正弦波。

  (2)定子結構的優化

  篩分設備的感應電動勢中的諧波分量，除了與氣隙磁場分布有關外，還受定子繞組結構的影響。為減少無刷直流電機感應電動勢中的諧波分量，通常三相定子繞組采用三相星形接法，以抑制繞組中的三次諧波;另外將篩分設備的定子繞組設計成雙層、短距繞組或者正弦繞組可減少感應電動勢中的諧波含量。

  (3)定子電流諧波分量的抑制

  篩分設備的無刷直流電機定子電流中的諧波分量主要是因為無刷直流電機的驅動電流都是通過PWM方式產生的，PWM波形中含有大量諧波。調制波和載波的波形、調制方式、載波比，載波頻率和逆變器開關器件的工作頻率，死區時間等都對定子電流中的諧波含量的多少有影響。目前，篩分設備的PWM調制方式主要有SPWM、特定諧波消除法PWM、電流跟蹤型PWM、SVPWM等。

  篩分設備的兩相馬鞍形PWM也可有效抑制定子電流中的諧波;載波波形可以是三角波或鋸齒波，常用的為三角波;同步調制、異步調制，單極性調制、雙極性調制對諧波含量也有影響;載波頻率和開關器件工作頻率越高，諧波含量越少，IGBT開關器件的工作頻率已達到以上，可使電流波形相當平滑;通過對死區時間的補償，可減少諧波含量。總之，通過合理選擇PWM調制方式，盡量提高開關器件工作頻率，對死區時間進行適當補償等方式可有效抑制篩分設備的定子電流中的諧波含量，從而減小電機轉矩脈動。