永磁同步电机由于功率密度高,广泛应用于伺服机器人、电动汽车、医疗器械、高档家用电器,这些场合对振动和噪声都有严格要求。目前,变频器普遍应用于电机驱动,永磁同步电机在变频器供电时,定子电流中含有大量谐波,而这些谐波与转子磁场经过电枢反应后,气隙磁场会产生大量的谐波,导致电磁力波中谐波增加,这些谐波会增强电机的振动,进而会产生令人难以忍受的噪声。本文的主要工作是以降低永磁同步电机电磁振动噪声为目的,分析永磁同步电机振动噪声和逆变器电流谐波的关系,对降低永磁同步电机振动噪声控制策略进行研究,通过降低逆变器电流谐波实现电机振动噪声的抑制。分别对永磁同步电机矢量控制、随机开关频率调制技术以及逆变器死区补偿技术等进行比较研究。提出了一种混合随机开关频率-死区补偿技术,并且利用基于dSPACE的半实物仿真实验平台进行实验验证。主要研究内容如下:1.永磁同步电机振动噪声与逆变器引入电流谐波的关系理论分析变频器引入电流谐波与永磁同步电机振动噪声的关系,明确了可以通过降低逆变器电流谐波来达到降低永磁同步电机振动噪声的目的。对降低永磁同步电机振动噪声控制技术的发展及应用现状进行分析,比较研究目前国内外学者关于降低电机振动噪声控制技术的优缺点。2.永磁同步电机矢量控制研究在分析永磁同步电机数学模型的基础上,对永磁同步电机矢量控制方法的分类及原理进行了深入了解;然后对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术的基本原理以及对各个部分的实现方法进行阐述。3.随机调制技术及逆变器死区补偿技术研究对随机调制技术的分类及机理进行对比研究,分析了各自的优缺点,结合SVPWM调制技术阐释了随机开关频率SVPWM技术;深入分析SVPWM逆变器的死区效应对逆变器输出电压电流的影响,在前人研究成果基础上采用电流反馈平均电压补偿法进行死区补偿。4.混合随机开关频率-死区补偿技术研究通过分析研究随机开关频率调制技术和死区补偿技术各自的优缺点,提出了混合随机开关频率-死区补偿技术。利用Matlab/Simulink仿真软件建立永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,对固定开关频率调制技术、随机开关频率调制技术、死区补偿技术和混合随机开关频率-死区补偿技术进行了对比仿真分析。结果表明,混合随机开关频率-死区补偿技术可以结合随机开关频率调制技术和死区补偿技术的优点,不仅可有效降低低频电流谐波幅值和含量,同时可以降低开关频率及倍频处的谐波幅值,并使得开关频率处的电流谐波频谱分布更加均匀。5.基于dSPACE的半实物仿真实验研究搭建了基于dSPACE的半实物仿真实验平台,进行随机开关频率调制技术、死区补偿技术和混合随机开关频率-死区补偿技术对降低电流谐波的验证实验。结果表明,随机开关频率调制技术可有效降低开关频率处的高次谐波,死区补偿技术可有效降低低频电流谐波,混合随机开关频率-死区补偿技术可以有效降低低频电流谐波幅值和开关频率及倍频处的电流谐波幅值。实验结果验证了前文的仿真分析结果。综上所述,本文首先理论分析了电机振动噪声与逆变器引入电流谐波的关系,提出了一种混合随机开关频率-死区补偿控制方法。通过仿真和实验分析得出,此方法可综合随机开关频率调制技术和死区补偿技术的优点,有效降低低频电流谐波幅值和开关频率及倍频处的电流谐波幅值,根据电流谐波与永磁同步电机振动噪声的关系,所提出的方法可以降低永磁同步电机振动噪声。