- 頭條抑制水下航行器永磁電機徑向振動的新方法，可提升航行器隱蔽性2023-02-21 作者：康樂、夏加寬 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語沈陽工業大學電氣工程學院的康樂、夏加寬、蘇航、宋孟霖、張榮津，在2022年第18期《電工技術學報》上撰文，對樣機的三相電流進行分析，分別推導出基波、直流分量、對稱倍頻電流和非對稱倍頻電流的徑向磁動勢，根據麥克斯韋磁力公式推導出各成分電流引起的徑向振動模型，通過樣機驗證模型的正確性。
永磁同步電機在水下航行器驅動中應用越來越廣泛，電機通過機座向航行器殼體傳遞結構振動，影響水下航行器隱蔽性，其中，低頻振動不容易被減振器吸收，能通過航行器殼體傳遞到水中，是影響水下航行器隱蔽性的主要原因。
永磁電機在臥式安裝時，氣隙磁場作用在定子上的徑向電磁力波形成的振動是對外傳播的主要成分。有些徑向振動經過對電機的材料和結構優化后依然存在，這就需要用控制方法來抑制，徑向電磁振動頻率通常是電頻率的倍數，其中三相永磁電機在基波電流下引起的極槽徑向振動是偶次振動，但是繞組中除了基波電流，還有很多其他倍頻電流。
如果電機系統是對稱系統，則三相繞組電流中只含有奇次倍頻電流，但是實際電機系統在結構和控制電路方面存在很多不對稱因素，反饋通道中的不對稱因素較多，所以三相繞組中除了含有奇數倍頻電流外，還有偶數倍頻電流，甚至還有直流分量，其中的各倍頻電流可能是對稱電流，也可能是不對稱電流，在極槽磁導調制作用下，這些電流形成的磁場與永磁磁場作用都會引起電機的徑向振動，都需要對其進行研究和抑制。
目前，抑制諧波振動的方法有濾波器、脈寬調制、混合空間調制策略、諧振控制器、諧波電流注入法等，這些方法都是抑制轉矩脈動的，是通過抑制勵磁電流中的諧波分量來抑制轉矩脈動，沒有建立諧波電流與振動之間的關系。在徑向振動抑制中，有學者也是通過抑制諧波電流來抑制徑向振動的，沒有建立諧波電流與振動之間的關系。目前，關于繞組中的直流分量、對稱倍頻電流和不對稱倍頻電流引起的電機徑向振動機理分析的文章未見發表。
沈陽工業大學電氣工程學院的康樂、夏加寬、蘇航、宋孟霖、張榮津，在2022年第18期《電工技術學報》上撰文，對樣機的三相電流進行分析，分別推導出基波、直流分量、對稱倍頻電流和非對稱倍頻電流的徑向磁動勢，根據麥克斯韋磁力公式推導出各成分電流引起的徑向振動模型，通過樣機驗證模型的正確性。
圖1 實驗裝置
研究人員推導出一種多倍頻電流注入法的徑向振動抑制模型，并設計出一種基于多目標RMSProp優化算法的永磁電機徑向振動綜合抑振控制策略可，實現對電機的200Hz以下各低頻倍頻徑向振動的綜合抑制控制。實驗結果說明，該方法抑制低頻徑向振動效果顯著。
他們指出，本研究中注入諧波電流不是為了抵消原電流中的諧波電流，而是通過注入諧波電流來直接抑制徑向振動的，所以控制后的電流非正弦是正常的。此外，無需求出補償振動，直接通過調節各倍頻電流的幅值和相位尋找徑向振動幅值最小值，算法簡單，適合在線檢測。而在實際應用中，高頻振動可以用減振器吸收掉，所以無需考慮高頻振動的抑制。
本文編自2022年第18期《電工技術學報》，論文標題為“表貼式永磁電機各次電流引起徑向振動的機理分析及綜合抑制策略”。本課題得到國家自然科學基金資助項目的支持。
