低共模干扰的双三相永磁同步电机SVPWM控制
沈阳工业大学电气工程学院、国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司的研究人员张志锋、吴雪松等，在2018年《电工技术学报》增刊1上撰文，提出一种空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）控制方法以降低双三相永磁同步电机系统的共模干扰。
首先分析了电机驱动系统中共模电压产生的原因，然后利用双三相永磁同步电机电压矢量冗余的特点，在每一扇区内选择低共模电压幅值和变化频率的电压矢量组合，从而降低系统的共模干扰。
理论分析和实验结果表明，采用该双三相永磁同步电机低共模干扰SVPWM控制方法，共模电压的幅值降低为直流母线电压的1/6，一个周期内共模电压的变化次数降低为2次，从而降低了系统的共模电流，并且当电机运行于中高速情况下，定子电流谐波并没有明显的增加。
多相电动机多应用在航空航天、船舶舰艇、电力机车和电动汽车等要求提供低压大功率和高可靠性电机的领域。对于多相电机驱动系统的研究，目前多集中在控制方法以及容错方面[1-6]，而对多相电机共模电压和共模电流的研究较少。共模电压普遍存在于使用脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM）驱动的电机控制系统中[7]。
在实际电机驱动中，较大的共模电压在定子节点处会击穿绝缘油膜形成轴承电流从而烧毁电机。而且共模电压变化快会产生噪声、对周围的元器件造成电磁干扰，由共模电压导致的电机绝缘的老化、发热、机械噪声和共振等都对电机运行产生不良影响[8-16]。
文献[8]提出了一种抑制双三相电机共模电压的空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）方法，采用不使用零电压矢量的控制策略有效地降低了共模电压，并且在很大程度上降低了共模电流的产生。然而该方法在一个PWM周期内开关管通断次数较多，会产生较大的开关损耗，并且母线侧电压利用率较低。
文献[9]使用准谐振控制器在三相电机中提到降低共模电压的方法得到了较好的效果，但是不易于控制器的实现。文献[10]介绍了三相电机中电磁干扰产生传播的途径，分析了感应电机侧共模电磁干扰的传播途径，设计了无源滤波器降低共模电压和轴承电压，对于三相感应电机的共模电压起到抑制作用。
文献[11]提出利用共模谐波性能因子，求特定谐波消除脉宽调制的开关角度，寻找合适的调制比，特定谐波消除PWM的计算过程较为复杂，存在计算量大且不易实现的问题。文献[12,13]提出了一种使用间接矩阵逆变器的调制技术降低共模电压和输出电压波形失真的问题，仿真与实验都表明了方法的可行性，然而共模电压只降低为直流电压的。
文献[14]考虑了死区对系统共模电压的影响，并提出了一种抑制死区对共模电压影响的方法，该方法可以降低三相电机的共模电压。文献[15]采用合成虚拟电压矢量和使用预测的方法降低三相电机的共模电压，将共模电压降低为直流电压的1/6，然而预测算法不仅会增加算法的复杂性，还会出现预测不准的问题。
双三相永磁同步电机SVPWM控制中，谐波电流在不同空间平面上的分布对电机运行影响较大，降低谐波电流是学者研究的热点之一[17,18]。文献[17]同时考虑了双三相永磁同步电机在容错控制下的低谐波。文献[18]介绍了不同绕组形式的双三相永磁同步电机的建模以及谐波电流的情况。
本文综合考虑了双三相永磁同步电机的共模干扰和电流谐波的问题，提出了一种抑制共模干扰的SVPWM控制方法，可以在几乎不增加谐波的情况下降低双三相永磁同步电机系统的共模电压和共模电流。
该方法通过不使用零电压矢量的方法降低系统的共模电压，通过对电压矢量的优选降低共模电压的变化率，尽量不增加或者少增加谐波。最后通过实验和传统SVPWM方法对比，验证本文提出的低共模干扰的SVPWM控制方法的有效性和适用场合。
图6 实验平台
本文深入研究了双三相永磁同步电机驱动系统中共模电压的产生原因，提出了一种抑制共模电压和共模电流的SVPWM控制方法，并通过实验验证了该方法的有效性，得出以下结论：
1）基于本文提出的低共模干扰SVPWM方法的双三相永磁同步电机共模电压的幅值降低为直流母线电压的1/6，共模电压的变化频率降低到每个PWM周期2次，从而减小了电机的共模电流。
2）基于本文提出的低共模干扰SVPWM控制方法的双三相永磁同步电机运行于中高速时，定子电流的谐波没有明显增加。
3）实际应用中，电机运行于较低转速时可以采用低开关频率的传统的SVPWM方法，也可以降低共模电压的变化次数，降低共模电流；中高速以上时可以采用本文提出的低共模电压的SVPWM方法，可以降低共模电压的幅值和变化次数，有效降低系统的共模干扰的同时，定子电流谐波也几乎没有增加。