SVPWM调制策略下永磯同步发电机损耗分析摘要：永磁同步发电系统中，发电机与PWM变流器直接相连，使永磁同步发电机谐波损耗增大，甚至会导致永磁材料不可逆去磁.针对该问题，本文利用AnSoft联合仿真研究了基于矢量控制的SVPWM调制策略下，设置不同调制比与载波频率对永磁同步发电机铜耗、铁耗及转子损耗的影响，并深入分析了损耗随调制比与载波频率变化的规律.仿真结果表明：SVPWM调制策略下的PMSG-PWM系统中，载波频率一定时，随着调制比的增大，永磁同步发电机铜耗、铁耗及转子损耗逐渐减小，且调制比每增加0.1对发电机铜耗的影响最大;调制比一定时，永磁同步发电机的铜耗、铁耗及转子损耗也逐渐减小，但载波频增加1kHz，对发电机铁耗及转子损耗的影响最大.研究结果为SVPWM调制策略下设定合理的调制比与载波频率以保障永磁同步发电机的安全运行提供了参考.关键词：永磁同步发电机；空间矢量脉宽调制；调制比；载波比；谐波损耗：TM315文献标识码:A：1674-2974(2016)10-0087-07Abstract：PermanentmagnetsynchronousgeneratorisdirectlyconnectedwithPWMconverterinthewindpowersystembasedondirect-drivenpermanentmagnetsynchronousgenerator,whichresultsintheincreaseofthestatorlossesofthepermanentmagnetsynchronousgenerator，andevenleadstotheirreversibledemagnetizationofpermanentmagnetmaterials.Tosolvethisproblem，thispaperanalyzedtheinfluenceofamplitudemodulationradioandfrequencymodulationradiooneddycurrentlossesandstatorlossesofpermanentmagnetsynchronousgeneratorunderSVPWMmodulation.Finally,thispapercomparedtheresultsofAnSoftsimulationandFourieranalysiswiththeresultsobtainedfromthecalculationmodelsofthispaper，whichverifiesthecorrectnessofthecalculationmodelproposed.ThecalculationmodelspresentedhavereferencevalueforsettingproperamplitudemodulationradioandfrequencymodulationradiounderSVPWMmodulation.Thiscanensurethesafeoperationofthepermanentmagnetsynchronousgenerator.Keywords：PMSG；SVPWM；amplitudemodulationradio；frequencymodulationradio；harmoniclosses永磁同步发电机具有效率尚、维护方便、控制性能优越等优点[1-2].因此，直驱式永磁同步发电技术逐渐成为余热发电、测量传动等领域研究的焦点并得到广泛应用.但对于直驱式永磁同步风力发电系统而言，永磁发电机与PWM变流器直接相连，使永磁同步发电机谐波含量增大，引起永磁同步发电机发热，甚至会导致永磁材料不可逆去磁［3-4］.因此对永磁同步发电机损耗的研究变得越来越重要.文献［5］分析了电机控制策略对电机损耗的影响，并提出矢量控制可以减小电机的损耗.文献［6-7］在此基础上，对基于id=O矢量控制下永磁电机的损耗进行了分析，提出id=O控制中id值与永磁电机的损耗大小之间的关系.文献［8］同时兼顾矢量控制和电机损耗，对基于id=O矢量控制下永磁电机运行不同工况下的各区域损耗进行有限元分析.上述文献具有较强的工程实用性，但文献均没有考虑矢量控制中调制参数对永磁同步发电机损耗的影响.PWM调制会在电机中产生较大的谐波电流，从而使得电机定子磁动势中的时间谐波增大，产生很多相对于定子以不同速度旋转的谐波磁场，导致定子铁心损耗增加.因此，对SVPWM调制下谐波分析是必要的.本文在上述文献的研究基础上，分析了基于矢量控制的SVPWM调制策略下，调制比与载波频率对永磁同步发电机各区域损耗的影响，并应用AnSoft联合仿真对SVPWM调制策略下调制比与载波频率对永磁同步发电机谐波损耗影响的规律进行了研究.最后搭建了实验平台，将实验结果与AnSoft联合仿真进行有限元数值计算的结果进行了对比，验证了本文仿真结论的正确性.2永磁同步发电机谐波分析计算模型2.1永磁同步发电机谐波铜耗计算模型电机运行时，定子绕组趋肤效应使导线的有效截面积减小，从而导致导线的等效电阻增加，特别是在高频情况下，导线的电阻会随着频率的增加而显著增加[10-11].基于矢量控制的SVPWM调制策略下，永磁同步电机谐波频率较高，为准确计算铜耗，趋肤效应还应考虑不同频率下的电阻增加系数.因此，永磁同步发电机谐波铜耗为[12]: