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1、第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议259.些第4届中国煤矿信忽化与自动化高层论坛论文集pWM变频器谐波抑制策略综述韩进军,柴睿,杨峰,(潞安环能股份公司常村煤矿山西长治046102),:摘要现如今PWM变频器广泛使用于各种工业场所同时它也带来了一些负。面问题本文主要介绍了变频器使用过程中出现的过电压和共模电压这些负面问。,题首先介绍T共模电压和过电压的产生机理然后分别介绍了过电压和共模电,、、压的抑制策略包括:抑制过电压的几种滤波器结构共模电压滤波器结构优,化PWM调制策略抑制共模电压等并对文中提及的几种抑
2、制策略进行了分析比。较:PWM变频器关键词;共模电压;过电压;抑制策略1引言,,现代工业中随着工业的飞速发展和PWM变频器综合性能的提高PWM变频器越。,来越广泛的应用于各种工业场合但是同时也出现了一些负面影响PWM变频器的调制。,策略使PWM变频器产生了共模电压高频共模电压加在电动机轴上感应出高的轴电压,,当这个轴电压超过轴承的临界电压时会形成轴电流使电动机的轴承在短期内造成电气,,;原因的损坏缩短电机使用寿命当使用电缆将变频器与电机连接时会在电机端产生因,。电压反射现象造成的过电压这个过电压值可达到母线电压
3、的两倍很高的过电压会加剧,,。电机绝缘组的压力严重时会使电机烧毁电缆爆裂,由于PWM变频器带来了上述危害因此研究PWM变频器的负面效应及其解决方法是很有必要的。目前,有许多学者对共模电压和过电压进行了详细的分析和研究,同时也提出了多种抑制策略。本文首先分析共模电压和过电压的产生机理,然后在此基础上介绍,。几种共模电压和过电压的抑制策略并对几种抑制策略进行分析比较2过电压抑制策略,,变频器通过长电缆驱动电机时由于电缆分布参数的存在使得PWM脉冲在电缆上的传输特性近似于行波传输特性。根据传输线理论,当电缆的特性阻抗
4、与电机阻抗不匹配,,,,时作为入射波的PWM脉冲将在电机端产生反射波入射波与反射波在电机端相叠加,,。在电机端出现电压加倍的现象称为过电压现象这种过电压会加剧电机绝缘的老化可,。以通过增加电机的绝缘程度来解决这个问题但是这种方法大大增加了电机的成本,。目前抑制过电压最普遍方法之一是使用无源滤波器无源滤波器可分为电机端滤波。。器和变频器输出端滤波器变频器端滤波器又可分为d咐t抑制滤波器和正弦滤波器两种(l)电机端滤波器.260第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集、一阶
5、,电动极端滤波器常见的有并联电阻[l】RC串联型电动机端滤波器[2]二阶并联型电动机端滤波器等[3〕。,在电动机端并联电阻根据电压反射理论在电机端并联一个电阻使其与电缆特性阻抗,,,相等这时电缆和电机的阻抗匹配PWM脉冲无电压反射现象进而有效地减小电动机端的过电压。,,一阶RC串联型电动机端滤波器R与电缆特性阻抗相等从而使第一次反射波幅值。。为0通过电容的取值使电动机端电压不超过一定的限度二阶并联型电动机端滤波器也是基于滤波器等效阻抗与电缆特性阻抗相等的原则设,。,计的但是电阻是按过阻尼电路设计为使过电压最小滤
6、波器的截止频率应接近于其谐振频率。这种滤波器所用元件较多,体积、成本和损耗都较大。(2)变频器输出滤波器,。有些场合电动机的端子无法接近无法在电机端加滤波器因此出现了在变频器输出端进行滤波的方法即变频器输出端滤波器。。二阶甩c滤波器[4』是典型的变频器输出d川dt滤波器通过延长PWM脉冲电压的上,。,升时间获得所需的阻带衰减但当电缆长度发生变化时其PWM脉冲电缆上的传输时,。间也相应变化滤波器的参数也必须变化,,。正弦波滤波器[5]的截止频率很低从而加大了滤波效果以得到近似的正弦波正弦,,波在长线电缆中的传输不
7、受电缆参数的影响不会产生电压反射现象可以适用于任何电缆长度的场合。但是这种滤波器所采用的电感和电容数值和体积较大。介,于过电压滤波器的体积和参数较大目前国外有些学者试图通过软硬件结合的方法,。,来抑制过电压这种方法可以减小滤波器的参数和体积因此这种方法也将是研究过电压的一个热点。3共模电压抑制策略3.1共模电压产生机理,。在常用的三相电动机变频驱动系统中逆变器允许存在8种开关状态这时在电动机,,。三相绕组中性点处将存在共模电压即逆变器输出的零序电压其大小由式(l)给出=(Va+K+K)/3(l)蠕,、、。蠕为共
8、模电压K气K为电动机端各相相电压,,,根据式(l)如果电动机接三相对称正弦电压源则蠕=0系统中不存在共模电。。压变频器供电时共模电压的大小根据逆变器中的开关状态确定两电平共有8种开关状,。态如表1所示第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议261暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集表1两电平开关状态以及输出共模电压组开关状态共模电压A111+Vde/2,,,B110101011一
