抑制水下航行器永磁电机径向振动的新方法，可提升航行器隐蔽性

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原标题：抑制水下航行器永磁电机径向振动的新方法，可提升航行器隐蔽性

抑制水下航行器永磁电机径向振动的新方法，可提升航行器隐蔽性

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永磁同步电机在水下航行器驱动中应用越来越广泛，电机通过机座向航行器壳体传递结构振动，影响水下航行器隐蔽性，其中，低频振动不容易被减振器吸收，能通过航行器壳体传递到水中，是影响水下航行器隐蔽性的主要原因。

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海军潜艇在水下航行,Naval submarine on a mission travelling

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永磁电机在卧式安装时，气隙磁场作用在定子上的径向电磁力波形成的振动是对外传播的主要成分。有些径向振动经过对电机的材料和结构优化后依然存在，这就需要用控制方法来抑制，径向电磁振动频率通常是电频率的倍数，其中三相永磁电机在基波电流下引起的极槽径向振动是偶次振动，但是绕组中除了基波电流，还有很多其他倍频电流。

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如果电机系统是对称系统，则三相绕组电流中只含有奇次倍频电流，但是实际电机系统在结构和控制电路方面存在很多不对称因素，反馈通道中的不对称因素较多，所以三相绕组中除了含有奇数倍频电流外，还有偶数倍频电流，甚至还有直流分量，其中的各倍频电流可能是对称电流，也可能是不对称电流，在极槽磁导调制作用下，这些电流形成的磁场与永磁磁场作用都会引起电机的径向振动，都需要对其进行研究和抑制。

目前，抑制谐波振动的方法有滤波器、脉宽调制、混合空间调制策略、谐振控制器、谐波电流注入法等，这些方法都是抑制转矩脉动的，是通过抑制励磁电流中的谐波分量来抑制转矩脉动，没有建立谐波电流与振动之间的关系。在径向振动抑制中，有学者也是通过抑制谐波电流来抑制径向振动的，没有建立谐波电流与振动之间的关系。目前，关于绕组中的直流分量、对称倍频电流和不对称倍频电流引起的电机径向振动机理分析的文章未见发表。

沈阳工业大学电气工程学院的康乐、夏加宽、苏航、宋孟霖、张荣津，在2022年第18期《电工技术学报》上撰文，对样机的三相电流进行分析，分别推导出基波、直流分量、对称倍频电流和非对称倍频电流的径向磁动势，根据麦克斯韦磁力公式推导出各成分电流引起的径向振动模型，通过样机验证模型的正确性。

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图1 实验装置

研究人员推导出一种多倍频电流注入法的径向振动抑制模型，并设计出一种基于多目标RMSProp优化算法的永磁电机径向振动综合抑振控制策略可，实现对电机的200Hz以下各低频倍频径向振动的综合抑制控制。实验结果说明，该方法抑制低频径向振动效果显著。

他们指出，本研究中注入谐波电流不是为了抵消原电流中的谐波电流，而是通过注入谐波电流来直接抑制径向振动的，所以控制后的电流非正弦是正常的。此外，无需求出补偿振动，直接通过调节各倍频电流的幅值和相位寻找径向振动幅值最小值，算法简单，适合在线检测。而在实际应用中，高频振动可以用减振器吸收掉，所以无需考虑高频振动的抑制。

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本文编自2022年第18期《电工技术学报》，论文标题为“表贴式永磁电机各次电流引起径向振动的机理分析及综合抑制策略”。本课题得到国家自然科学基金资助项目的支持。返回搜狐，查看更多

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