[发明专利]一种降低共模电压的电机系统及其滤波器参数确定方法

权利要求书

1.一种降低共模电压的电机系统，包括系统本体，其特征在于：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R_f以及与电阻R_f串联的电容C_f。

2.根据权利要求1所述的一种降低共模电压的电机系统，其特征在于：所述M相电压源逆变器为三相电压源逆变器，M相永磁同步电机为三相永磁同步电机，所述三相永磁同步电机为十极十二槽永磁同步电机，所述三相永磁同步电机包括三个滤波器支路以及三个电机支路，所述系统本体包括三个无源支路。

3.一种权利要求2所述的永磁同步电机系统的滤波器参数确定方法，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Z_f＝sC_f+R_f，其中，s表示频域分析中的符号，C_f表示无源支路中电容C_f的电容值，R_f表示无源支路中电阻R_f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v_N1，其中，v_com1表示所述三相高频等效电路的共模电压值，v_N1＝v_fa-v_am＝v_fb-v_bm＝v_fc-v_cm，v_ma，v_mb，v_mc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，v_fa，v_fb，v_fc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v_N2，其中，v_com2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，v_A，v_B，v_C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v_fa在仅有A相电压源供电时的电压传递函数TF(1)；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v_fa在仅有B相电压源供电时的电压传递函数TF(2)；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v_fa在仅有C相电压源供电时的电压传递函数TF(3)；同理，分别计算出v_fb和v_fc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v_fa为：v_fa＝v_fa1+v_fa2+v_fa3＝TF(1)×v_A+TF(2)×v_B+TF(3)×v_C；其中，v_fa1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，v_fa2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，v_fa3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v_fb为：v_fb＝v_fb1+v_fb2+v_fb3＝TF(2)×v_A+TF(1)×v_B+TF(3)×v_C；其中，v_fb1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，v_fb2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，v_fb3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v_fc为：v_fc＝v_fc1+v_fc2+v_fc3＝TF(2)×v_A+TF(3)×v_B+TF(1)×v_C；其中，v_fc1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，v_fc2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，v_fc3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v_com1和共模电压值v_com2，计算两个共模电压值之间的比值，即v_com1/v_com2，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R_f、电容C_f的选型关系，当v_com1/v_com2达到最小值时，无源之路上的电阻R_f和电容C_f的组合为最优解；其中，