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高速电机具有转速高、体积小、功率密度大等优点,在家电及工业领域应用十分广泛,目前一直是电工领域的研究热点。高速电机的转速可以达到每分钟数万转甚至数十万转,随着转速的升高,电机的基频也会增加。高速电机通常由高频变频器供电,对于大功率高速电机而言,需要匹配同样大功率的变频器,而大功率变频器需要采用大功率的开关器件,这些开关器件的开关频率会因为功率大而受到限制。因此会导致开关器件的开关频率与电机的基波频率非常接近,在一个基波周期内产生的脉冲个数较少,使得变频器输出的电流和电压中的高次谐波显著增加,降低了高速电机系统的性能。同时还会使电机温度升高,减少电机寿命。因此,通过选择合适的逆变控制策略,对降低电机输出的谐波含量和提高电能的利用率具有重要意义。本文针对高速电机专用变频器进行以下几个方面的研究:首先,详细分析了永磁同步电机的数学模型。对比了几种常用的矢量控制方法,选择采用矢量控制策略。介绍了PWM控制技术的基本原理和两种调制方式,选择采用更适用于大功率高速电机的同步调制策略。分析了三相电压型PWM逆变器主电路的拓扑结构,并推导其数学模型,给出相应的结构框图。其次,详细分析了SVPWM调制策略和传统SPWM调制策略的工作原理及其应用在大功率高速电机中的局限性,并针对大功率高速电机在高速运行时,一个基波周期内产生的脉冲个数有限从而导致定子电流中含有大量高次谐波的问题提出相位严格锁定的SPWM同步调制策略。并通过调整载波比的方式,对其脉冲产生的位置和宽度进行了分析。最后,应用Matlab/Simulink仿真软件搭建了相位严格锁定的SPWM同步调制策略的仿真模型,并将其与SVPWM调制策略和传统SPWM调制策略进行比较,分析仿真波形,验证所提出的相位严格锁定的SPWM同步调制策略应用在大功率高速电机上,在一个基波周期内产生的脉冲个数有限的情况下,能有效降低定子电流的谐波含量,使其波形更加接近正弦,进而提高电能的利用率。并通过调整载波比,来调整SPWM信号波形的位置和占空比,对比分析电机在高速运行时,不同载波比下的定子电流谐波含量及总谐波失真率,找到不同转速范围内的最佳载波比。