一种高功率因数无电解电容PMSM的设计与仿真

蒋凯文，金 海，许 参

(浙江理工大学 信息学院,浙江 杭州 310018)

近年来，随着功率电子技术的快速发展，永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM)因其结构简单、可靠性高、节能高效等优点得到了广泛的应用。在永磁同步电机驱动系统中，电解电容位于变频器的直流环节，并联在直流母线两端[1-2]。经电解电容滤波后，母线电压虽然稳定，但是电压值很高，使得整流二极管导通角变小，母线上的电流表现为脉冲波，畸变严重，电流谐波增加，降低了电网输入的功率因数。因此，带有电解电容的驱动电路还需增加功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路[3-5]，才能降低对电网侧的谐波影响。有电解电容永磁同步电机驱动拓扑如图1所示。由于电机在实际应用环境中受高温、高湿度、真空等因素影响，电容中成本高，体积大，电解液缓慢蒸发，影响电解电容寿命，降低了变频驱动系统的稳定性。

图1 有电解电容永磁同步电机驱动拓扑Figure 1.Topology of PMSM drive with electrolytic capacitor

无电解电容驱动电路拓扑如图2所示，其采用小容值的薄膜电容代替大容值的电解电容，薄膜电容体积小，轻便耐用，提高了电容器件的使用寿命。通过对功率的控制，无需PFC电路就可以提高电网输入功率因数。目前，针对无电解电容逆变器驱动永磁同步电机系统的研究热点为功率因数控制[6]。

图2 无电解电容永磁同步电机驱动拓扑Figure 2.Topology of PMSM drive without electrolytic capacitor

无电解电容逆变器技术最早由日本长岗技术大学的学者提出[7]。在风机、水泵等对电机动态响应不高但应用环境较复杂的领域，使用薄膜电容代替电解电容，提高了系统可靠性，延长了使用寿命。……