带LC滤波器的PMSM系统逆变器最大功率因数优化与控制

本篇文章主要探讨的是带LC输出滤波器的永磁同步电机（PMSM）系统的逆变器最大功率因数优化问题。首先，文章针对PMSM系统的特性，强调了其相较于传统电机的优点，如节能、高效和高转矩密度等，但也指出了逆变器直接连接电机时存在的问题，如绝缘性下降、电压脉冲尖峰和电流脉动导致的振动与噪声问题，特别是在对振动和噪声要求高的应用环境中，如潜艇。 为了改善这些不足，文章引入了LC输出滤波器，它能够平滑电流和电压波形，减少电压谐波，从而提升电机的绝缘性能，减小电磁转矩脉动，降低功率损耗，以及提高系统的功率密度。文献综述部分指出，虽然已有研究涉及带LC滤波器的PMSM矢量控制，但它们大多集中在电机本身的性能分析，而未深入探讨逆变器的功率因数优化。 作者将重点放在带LC输出滤波器的PMSM控制系统上，系统主电路如图1所示，采用电压型逆变器。在考虑到最大电流和电压限制的前提下，文章通过理论推导，设计了一种新的控制策略，即在逆变器功率因数等于1的理想状态下，实现电机的矢量控制。这种控制方法旨在确保系统的稳定运行，提供给电机正弦的电压和电流，提高整体效率。 文章的核心贡献在于提出了一种逆变器最大功率因数矢量控制方法，并通过实验验证其有效性。这种方法不仅关注电机的性能，还兼顾了逆变器与电机间的功率匹配，对于提升整个系统的综合性能具有重要意义。因此，本文的研究成果对于改进PMSM在实际应用中的性能，特别是在对噪音、振动控制和功率因数优化有较高要求的领域具有实用价值。