高速电动机供电系统谐波抑制方法的研究

     高速电动机供电系统的谐波电流较大，谐波抑制比较困难，滤波器拓扑结构及滤波器参数的合理选择成为高速电动机控制技术的一个重要问题。高速电动机采用通过PWM变频器时产生的谐波电流会倒追高速电机的附加损耗。分析了抑制高速电动机供电系统谐波电流的方法，通过对多种谐波抑制方法的比较，研究了两种有效的谐波电流抑制方法。即在变频器输出端配置两种复合滤波器，这两种方法可以在较宽的频带范围内，在基本上不削弱基波的情况下，能够有效地抑制变频器输出端配置两种复合滤波器，这两种方法可以在较宽的频带范围内，在基本上不削弱基波的情况下，能够有效地抑制变频器输出侧的谐波电流。谐波电压也可以通过该滤波器抑制。通过对一台额定功率为10KW、额定转速为12000R/MIN的高速永磁电动机的仿真和试验研究验证了该方法的有效性，为实际应用提供了理论依据。

     高速电动机以其功率密度大、体积小、节能等优点在高性能机械中应用越来越广，如高速磨床、高速离心压缩机等。高速电动机转速可达每分钟数万转甚至数十万转，绕组电流频率较高。由于高频高速的特点及其驱动变频器存在的谐波，由此带来的高速电机供电系统谐波大的问题越来越严重。

     高速电动机通常由高频PWM逆变器驱动。由PWM逆变器产生的谐波电流和谐波电压将引起高速电机的附加损耗，导致电机转子温升增加、电机效率下降，还会增加电机的振动和噪声。受PWM逆变器功率器件开关频率的限制，高频PWM逆变器与低频PWM逆变器相比，谐波电流阶次低，幅值大。谐波频率接近于基波的频率，因此一直高速电动机供电系统的谐波电流比较困难。

     本文通过对高速电动机采用PWM变频器时产生的谐波电流的不同一直方法比较，研究了两种有效的谐波电流抑制方法即二阶RLC和三阶LCL复合滤波器，这两种方法可以在较宽的频带范围内，使高速电动机供电系统的谐波电流显著减小，而基波电流损失很少。