SPWM和SVPWM调制策略对电机振动噪声影响的实验研究

沈阳工业大学电气工程学院的研究人员夏加宽、于浩，在2015年第7期《电气技术》杂志上撰文，以永磁同步电机为研究对象，搭建硬件实验平台和软件实验平台。通过不同的调制策略正弦波脉宽调制(SPWM)和空间电压矢量调制(SVPWM)，对电机的振动噪声进行研究。利用实验方法对不同调制策略下的相电流波形进行频谱分析，同时利用振动噪声测试仪对电机进行径向振动测试，进而研究不同调制策略对电机振动噪声的影响。

实验结果表明，开关频率相同时，SPWM调制下的电流谐波含量和振动加速度级小于SVPWM调制下的电流谐波含量和振动加速度级。因此，SPWM调制下电机的振动噪声小于SVPWM调制下的振动噪声。

目前变频调速技术以其优异的调速和制动性能正越来越多地应用于工业生产和日常生活中。但采用变频器供电也会给永磁同步电机的振动噪声性能带来了许多不利的因素[1]。传统方法对电机振动噪声的研究是从电机本体角度出发的，不同调制策略对电机振动噪声的影响已经成为研究电机振动噪声的一个趋势，变频器供电已经成为电机振动噪声的主要来源之一。

电机在变频器供电的条件下，定子中含有大量的电流谐波，尤其在变频器的开关频率及其倍频处会有大量的高次电流谐波。这些电流谐波会在气隙磁场中产生高速旋转的空间谐波，显著影响电机气隙磁场中电磁力波的幅值和次数，并且可能导致电磁激振力波频率与电机某些模态固有频率接近而发生共振，使电机的振动和噪声增大[2]。

本文通过实验方法对正弦波脉宽调制(SPWM)和空间电压矢量调制(SVPWM)进行研究。在相同的开关频率下，比较正弦波脉宽调制(SPWM)和空间电压矢量调制(SVPWM)的电流频谱特性和振动加速度级特性，分析不同调制策略对电机振动噪声的影响。

结论

本文以永磁同步电动机为研究对象，对不同的调制策略正弦波脉宽调制(SPWM)和空间电压矢量调制(SVPWM)对电机振动噪声影响进行实验研究。对于不同的调制策略，分别通过振动测试与模态分析仪对电机进行径向振动测试。

开关频率相同时，正弦波脉宽调制(SPWM)相对于空间电压矢量调制(SVPWM)的电流谐波成分较小，对电机的振动噪声的影响较小。因此，在低噪声的环境下或者对振动要求高的场合下，选择正弦波脉宽调制(SPWM)会明显降低电机的振动和噪声。