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[已解决] simulink中FFT分析后基频与载波频率之间有部分谐波含量比较多

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采用的是永磁同步电机无传感器控制,对电机电流进行FFT分析时,有载波频率处的开关谐波,载波频率时10k。但是在基波频率与载波频率之间又有比较多的谐波,这些谐波是什么含义?有人可以解答一下吗?“框内的谐波” 1574911407(1).jpg

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发表于 2019-11-28 15:14:01 | 显示全部楼层
1. FFT针对的是周期函数,但是实际中,基本上没有严格的周期函数
你的信号也更不可能是周期函数,因为算法一直在调节输出,所以每个基波周期都是有差异的
2. 噪声
实际的采样信号肯定是叠加了噪声的。
3. 频率泄露
实际中,频率/采样率也可能存在偏差,比如这里应该是200/3Hz,但是基本频率不是FFT谐波步长的整数倍

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 楼主| 发表于 2019-11-28 15:40:23 | 显示全部楼层
coolchen302 发表于 2019-11-28 15:14
1. FFT针对的是周期函数,但是实际中,基本上没有严格的周期函数
你的信号也更不可能是周期函数,因为算法 ...

第二点的噪声指的是电机参数的原因引起的还是电流环PI引起的呢?电机参数对电流谐波有影响吗?
第三点频率泄露是什么意思,不是太懂。
这区间的谐波是因为控制算法引起的吗?采用SVPWM控制,理想下应该是在载波频率处有谐波,这里的谐波应该不是调制策略引起的,那是什么引起的呢?
谢谢大佬

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发表于 2019-11-28 16:01:08 | 显示全部楼层 |此回复为最佳答案
382447854 发表于 2019-11-28 15:40
第二点的噪声指的是电机参数的原因引起的还是电流环PI引起的呢?电机参数对电流谐波有影响吗?
第三点频 ...

1. 噪声是固然存在的,所有的传感器都存在噪声的,而且是直接叠加在被测信号上。如果是纯仿真的数据,可能就没有噪声
2. 假定你选成了1s时期长度的信号进行分析,那么FFT的最小频率步长是1Hz,即你能得到1Hz,2Hz,3Hz...频率值上的谐波量。但是如果你的待测信号是1.5Hz,那怎么办呢。在表现上,1.5Hz上的谐波成分就会分摊到邻近频率点上。这就是所说的频率能力泄露了
3. FFT只是求得的是数值解,不是函数解,所以在其它频率段上有一些数值也是相对可以理解的。但是你这里的值偏大,所以之前没有说这一点。
4. 算法分两个层面吧,
1)调制算法,看你的SVPWM的生成是不是有问题,理想时是在基波,和载波附近的边带谐波(奇数*开关频率±偶数*基波频率 或者 偶数*开关频率±奇数*基波频率)。在仿真的时候,可能某些细节没处理好,会使得调制输出有一点的偏差,这个要自己查了。
2)控制算法。同步机一般都是他控稳定的,所以闭环控制算法一直在工作,使得同步机稳定。算法是自动调节的,这个周期和下个周期的输出极有可能不一样。假设你取了这两个周期(50Hz)的数据进行分析,那么实际上是默认了你取的这个时间窗口的片段才是周期函数(实际上是25Hz)了,所以得到的数据可能与你想要的有偏差。这点还可以这么理解,一段数据中含有了重载和轻载工况,但是你把这一段数据拿来分析,那么你得的结果到底是重载的谐波分布,还是轻载的谐波分布呢?

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 楼主| 发表于 2019-11-28 16:20:27 | 显示全部楼层
coolchen302 发表于 2019-11-28 16:01
1. 噪声是固然存在的,所有的传感器都存在噪声的,而且是直接叠加在被测信号上。如果是纯仿真的数据,可 ...

1.单独拿出SVPWM模块分析,出的波形都是理想的,FFT分析也只是基波和载波频率处的边带谐波。所以这块应该没有问题。
2.其中无传算法只是对电机反电动势以及转速和位置进行估算,所以这里不会引入谐波吧。几个坐标变换模块也不会引入谐波。
3.整个控制系统中引入谐波的也就是调制模块和电机本身了,调制模块单独分析过,输入为理想正弦情况下没有问题。
4.图中框内的谐波确实与负载有些关系,我不加负载的时候感觉这区间内的谐波复制更高,当加负载越大时这部分的谐波复制减小。所以我猜测这部分谐波是不是与电机有关,出的谐波也都是偶数倍频的。但是我还不知道怎么消除。这部分谐波的存在正确吗还是不应该出现这部分谐波?

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发表于 2019-11-28 16:33:47 | 显示全部楼层
382447854 发表于 2019-11-28 16:20
1.单独拿出SVPWM模块分析,出的波形都是理想的,FFT分析也只是基波和载波频率处的边带谐波。所以这块应该 ...

我感觉还是闭环算法的问题吧
为了使得同步机稳定,算法肯定是在基波频率的基础上,有一系列的调节动作的。这和无传有传没关系,是闭环控制的原因。
可以从时域上看看,控制器输出是不是严格的周期函数

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 楼主| 发表于 2019-11-28 16:38:23 | 显示全部楼层
coolchen302 发表于 2019-11-28 16:33
我感觉还是闭环算法的问题吧
为了使得同步机稳定,算法肯定是在基波频率的基础上,有一系列的调节动作的 ...

谢谢你的回复,收获很大
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