宁波诺丁汉大学张晓晨获国家专利权
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龙图腾网获悉宁波诺丁汉大学申请的专利一种降低共模电压的电机系统及其滤波器参数确定方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115313963B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210987663.1,技术领域涉及:H02P27/06;该发明授权一种降低共模电压的电机系统及其滤波器参数确定方法是由张晓晨;张静;顾春阳;李静;赵伟铎;王志强设计研发完成,并于2022-08-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种降低共模电压的电机系统及其滤波器参数确定方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种降低共模电压的电机系统及其滤波器参数确定方法,电机系统包括M相电压源逆变器以及M相永磁同步电机,M相永磁同步电机包括M个滤波器支路以及M个电机支路,所述M个滤波器支路的输入端分别对应与M相电压源逆变器的每一相连接,M个滤波器支路的输出端分别与其位于同一相绕组中的电机支路的输入端连接,每个电机支路的输出端相互连接在一起,所述M相永磁同步电机还包括M个无源支路,每个滤波器支路的输出端与电机支路的输入端的连接处均通过引出抽头来连接一个无源支路的输入端,该结构可以通过集成共模电压滤波器滤除共模电压的同时,减轻了整体系统的体积,从而提升了系统的功能密度、使用寿命以及可靠性。
本发明授权一种降低共模电压的电机系统及其滤波器参数确定方法在权利要求书中公布了:1.一种降低共模电压的永磁同步电机系统的滤波器参数确定方法,其特征在于:所述的电机系统包括系统本体,所述系统本体包括M相电压源逆变器以及与M相电压源逆变器连接的M相永磁同步电机,所述M相永磁同步电机的每一相中的绕组均被分为两部分,其中一部分绕组作为滤波器支路,另外一部分绕组作为电机支路,即M相永磁同步电机包括M个滤波器支路以及M个电机支路,所述M个滤波器支路的输入端分别对应与M相电压源逆变器的每一相连接,M个滤波器支路的输出端分别与其位于同一相绕组中的电机支路的输入端连接,每个电机支路的输出端相互连接在一起,所述M相永磁同步电机还包括M个无源支路,每个滤波器支路的输出端与电机支路的输入端的连接处均通过引出抽头来连接一个无源支路的输入端,M个无源支路的输出端同时连接到M相逆变器的直流母线中点上,所述无源支路包括电阻Rf以及与电阻Rf串联的电容Cf;该方法包括下列步骤: S1、三相永磁同步电机包括A相绕组、B相绕组以及C相绕组,采用测量的方式测出三相永磁同步电机中的每相绕组的电感值L和电阻值R,将永磁同步电机的A相绕组、B相绕组以及C相绕组均按照r1:r2的比例划分成两部分,其中一部分用于构成滤波器支路,其中另一部分用于构成电机支路,得到A相滤波器支路、B相滤波器支路以及C相滤波器支路,还得到A相电机支路、B相电机支路以及C相电机支路; S2、根据所述的永磁同步电机系统来构建一个三相高频等效电路,在所述三相高频等效电路中,每相滤波器支路的等效阻抗Z1=sL×r1+R×r1,每相电机支路的等效阻抗Z2=sL×r2+R×r2,对应的无源支路的等效阻抗Zf=sCf+Rf,其中,s表示频域分析中的符号,Cf表示无源支路中电容Cf的电容值,Rf表示无源支路中电阻Rf的电阻值; S3、针对步骤S2得到的三相高频等效电路,计算出其电机中性点N到地之间的电压差vN1,其中,vcom1表示所述三相高频等效电路的共模电压值,vN1=vfa-vam=vfb-vbm=vfc-vcm,vma,vmb,vmc分别表示三相永磁同步电机的每一相电机支路绕组的电压压降,vfa,vfb,vfc分别表示三个滤波器支路的输出端的电压;将所述三相高频等效电路中的无源支路忽略,计算出忽略了无源支路后的三相高频等电路中的电机中性点N到地之间的电压差vN2,其中,vcom2表示所述三相高频等效电路忽略了无源支路后的共模电压值,vA,vB,vC分别表示忽略了无源支路后的三相永磁同步电机的每一相绕组的输入端的线电压; S4、针对步骤S2得到的三相高频等效电路,由三相电压源逆变器包括A相电压源、B相电压源以及C相电压源;设定只有A相电压源在工作,B相电压源和C相电压源处于短路状态,在这种情况下计算出vfa在仅有A相电压源供电时的电压传递函数TF1;设定只有B相电压源在工作,A相电压源和C相电压源处于短路状态,在这种情况下计算出vfa在仅有B相电压源供电时的电压传递函数TF2;设定只有C相电压源在工作,A相电压源和B相电压源处于短路状态,在这种情况下计算出vfa在仅有C相电压源供电时的电压传递函数TF3;同理,分别计算出vfb和vfc的电压传递函数; S5、根据步骤S4得到的电压传递函数,求出三相高频等效电路中A相滤波器支路的输出端的电压vfa为:vfa=vfa1+vfa2+vfa3=TF1×vA+TF2×vB+TF3×vC;其中,vfa1表示仅有A相电压源供电时A相滤波器支路的输出端的电压,vfa2表示仅有B相电压源供电时A相滤波器支路的输出端的电压,vfa3表示仅有C相电压源供电时A相滤波器支路的输出端的电压;同理,求出三相高频等效电路中B相滤波器支路的输出端的电压vfb为:vfb=vfb1+vfb2+vfb3=TF2×vA+TF1×vB+TF3×vC;其中,vfb1表示仅有A相电压源供电时B相滤波器支路的输出端的电压,vfb2表示仅有B相电压源供电时B相滤波器支路的输出端的电压,vfb3表示仅有C相电压源供电时B相滤波器支路的输出端的电压;同理,求出三相高频等效电路中C相滤波器支路的输出端的电压vfc为:vfc=vfc1+vfc2+vfc3=TF2×vA+TF3×vB+TF1×vC;其中,vfc1表示仅有A相电压源供电时C相滤波器支路的输出端的电压,vfc2表示仅有B相电压源供电时C相滤波器支路的输出端的电压,vfc3表示仅有C相电压源供电时C相滤波器支路的输出端的电压; S6、根据得到的共模电压值vcom1和共模电压值vcom2,计算两个共模电压值之间的比值,即vcom1vcom2,所述比值表示在不同频率下的共模电压相较于电机输入端的输入电压的衰减,根据该比值得出在选定频率下共模电压的衰减与无源之路上的电阻Rf、电容Cf的选型关系,当vcom1vcom2达到最小值时,无源之路上的电阻Rf和电容Cf的组合为最优解;其中,
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