PWM逆变器端过电压滤波器设计

PWM逆变器通过长线电缆与电机连接时,由于电缆分布参数的影响会在电机端产生2倍的过电压,从而使电机承受的应力大为增加.本文在对电压脉冲上升时间与电缆长度关系分析的基础上,提出了一种改进型的逆变器端无源滤波器.通过对滤波器传递函数特性分析,给出了具体的参数选取原则与设计方法.采用本文提出的滤波器可以使电机端的过电压得到对称的抑制,通过在380 V/3 KW电机系统的实验,验证了该滤波器的有效性,取得了良好的效果.     

并联逆变器—交流电机的过电压抑制方法研究

在PWM逆变器供电的交流电机调速系统中,当逆变器与电机之间的电缆超过一定长度后,在电机端可能出现2倍于逆变器直流母线电压的过电压,过电压可能会导致电机绝缘失效.这一现象同样存在于多逆变器并联供电的交流电机调速系统中.提出了一种多逆变器并联供电的交流电机过电压抑制方法,在不使用任何滤波器的情况下,通过对各逆变器PWM脉冲宽度进行调整,达到抑制电机端过电压的目的.通过对2个和3个逆变器并联供电情况的分析给出了奇数和偶数逆变器供电的交流电机过电压抑制方法.实验结果证明了按照该方法能够很好地抑制电机过电压.     

PWM逆变器输出端共模与差模电压 dv/dt滤波器设计

PWM逆变器直接驱动电机时会产生较高dv/dt的共模电压,并由此产生轴承电流和共模漏电流以及严重的电磁干扰(EMI).特别是当逆变器通过长线电缆与电机连接时,由于电缆中分布参数的影响,会在电机端产生电压反射现象,从而在电机端会产生2倍以上的过电压,导致线圈绝缘失败.本文通过对PWM逆变器驱动电机系统产生的共模以及差模电压分析,提出了一种改进型的逆变器端无源滤波器,并给出了参数的设计方法.与传统的滤波器相比,该滤波器可对共模及差模电压dv/dt同时起到抑制作用,从而减小了由此产生的负面效应.实验结果验证了该滤波器的有效性.     

PWM逆变器-交流电机过电压抑制滤波器的功率损耗分析与参数选择

在PWM逆变器 -交流电机系统中接入滤波器是减小电机过电压的有效方法。本文研究了逆变器输出脉冲的不同上升 (下降 )时间、脉宽与接入的RC滤波器功率损耗的关系 ;在实测半个基波周期内逆变器输出电压波形的基础上 ,分析估计出半周期内每个脉冲的上升和下降时间 ,从而得出滤波器功率损耗的仿真计算方法 ,并用温度等效法试验进行了验证 ;讨论了RC滤波器的参数对过电压大小的影响。     

变频器驱动系统滤波器设计研究

由于PWM逆变器输出的脉冲电压在电机接线端子及绕组上产生了差模电压和共模电压;特别是当逆变器通过长线电缆与电机连接时,会在电机端产生电压反射现象,从而在电机端形成很大的过电压,危害电气设备的安全运行。通过对PWM逆变器驱动电机系统产生差模和共模电压机理分析的研究,在变频器输出端抑制电机端差模电压的RLC滤波器的基础上,提出一种改进型变频器输出端无源滤波器的方案,并给出了参数的设计方法。该滤波器可对共模及差模电压同时起到抑制作用,仿真结果验证了该滤波器设计方案的有效性,为变频器驱动系统滤波器设计研究提供理论依据。     

PWM电机驱动系统中共模电压和轴电压的抑制

为了抑制PWM驱动电机系统中的高频共模电压和轴电压.提出一种无源滤波器拓扑结构.通过对传导干扰传播途径的分析,设计滤波器拓扑结构及其参数.该滤波器包括了一个共模滤波器和一个差模滤波器,连接在PWM逆变器的输出侧及整流器的输入侧,共模滤波器分别消除逆变器输出侧与电机之间的共模电压及整流器交流侧的共模电压,差模滤波器消除三相线和线之间的高频差模电压及衰减电机终端出现的过电压.实验结果表明本文提出的方法有效地抑制了共模电压和轴电压,并且使系统的传导干扰发射在整个频段内均不超标,验证了所提出无源滤波器拓扑结构的正确性及参数选择的有效性.     

逆变器输出端共模与差模电压dv/dt滤波器设计

逆变器产生的高频共模电压导致了其在变频调速应用中的一系列负面效应。通过对逆变器驱动电机系统产生的共模及差模电压分析,提出了一种改进型的逆变器无源滤波器,并给出了具体的参数选取原则与设计方法。采用提出的滤波器可以降低差模和共模干扰,同时电机对地漏电流也相应减小。通过理论分析和仿真结果证明了这种滤波器的有效性。     

逆变器输出无源滤波器的拓扑结构和滤波特点

对五种逆变器输出无源滤波器的拓扑结构及滤波特点进行了分析,并根据过电压产生机理,给出了常用的LCR滤波器参数设计的步骤.     

PWM逆变器供电异步电机端部过电压的分析和仿真

PWM逆变器供电时电机的端电压出现幅值增高和振荡现象，对电机的匝间绝缘造成很大的威胁，本文提出了一种可以判断PWM逆变器供电异步电机端部过电压波形的实用仿真方法，该方法根据PWM逆变器供电电机系统的特征建立系统的仿真模型，将电机用实测的等效的阻抗频率特性来替代，将三相电缆等效成一个二端口网络，通过傅立叶分析计算电机端部的暂态过电压。与实测波形的对比，证明这种方法的仿真结果可以与实际情况良好地吻合。     

基于二端口网络的电机端子过电压研究

提出用二端口网络的方法来分析电机端子的过电压问题，建立了逆变器驱动电机系统中连接电缆的二端口网络模型，给出了电机端子电压的表达式，并通过仿真和实验验证了该方法的可行性。     

新型PWM逆变器输出无源滤波器的研究

研究了变频器在长线传输时产生的过电压问题，理论分析表明，电动机端过电压与PWM变频器采用的开关器件上升时间和PWM变频器与电动机之间的电缆长度密切相关：上升时间越短，电缆长度越长，电压反射现象越显著，过电压也越高。为消除PWM变频器长线传输时在电动机端产生的过电压等负面效应，提出了一种逆变器输出无源滤波器。实验研究验证了该滤波器能够将变频器输出的PWM电压滤成近似正弦波，从而有效地抑制电动机端的过电压。这种滤波器还可以有效降低共模电压。文中分析了这种滤波器的共模结构及其可以降低共模电压的原因，实验验证了设计思想的正确性。同一种结构的滤波器能够同时消除差模dv／dt和共模电压，减小了滤波器的体积和成本，结构简单，是一种消除逆变器输出负面效应的有效手段。     

Output filters for PWM drives with induction motors

When an induction motor is energized from a pulse width modulated (PWM) inverter, through long connecting cables, its insulation system can be severely stressed. The high dv/dt voltage pulses at the output of the inverter cause traveling waves in the connecting cable between the inverter and the motor. When the traveling wave reaches the motor, a large impedance mismatch is present which leads to a reflected voltage wave that, when added to the incoming incident wave, can reach two times the inverter output voltage. The resulting overvoltage at the motor terminals stresses the insulation system and can lead to reduced motor life. Various output filter arrangements can be used to condition the inverter output voltage before it is applied to the cable. The advantage of adding output filtering is that the dielectric stress on the motor insulation and the inverter cable charging current can both be reduced. The major disadvantages of adding filtering is that they represent extra cost, they require extra mounting space, and they introduce extra losses in the system. The most commonly used types of inverter output filters are: simple output line inductors; output limit filter; sine wave output filter; and motor termination filter. These filters are discussed     

Design considerations for an inverter output filter to mitigate theeffects of long motor leads in ASD applications

Design considerations for an inverter output filter to mitigate the effects of long motor leads in adjustable-speed drive (ASD) applications are presented. It is shown by analysis that, for a given length of cable, reducing the dv/dt of the pulsewidth modulated (PWM) inverter output voltage applied to the cable below a critical value will eliminate overvoltages due to voltage reflections. Design issues for a low-pass filter at the inverter output terminals to reduce the dv/dt of the inverter output pulse are examined in detail. The filter operation is verified for the entire variable frequency range of the inverter. The performance of the filter is evaluated through simulations and experimentally on a 460 V commercially available AC motor drive (PWM insulated gate bipolar transistor (IGBT)). The proposed inverter output filter is then compared with a motor terminal shunt filter also designed to reduce overvoltages and ringing at the motor terminals     

基于共模耦合效应的电机绕组过电压研究

高du/dt的PWM电压将会在电机内部产生共模耦合效应,并在电机内部的共模耦合回路形成共模耦合电流,共模耦合电流流过电机绕组时,将引起电机绕组电压的畸变,并产生电压过冲。与电机端子的过电压一样,影响电机绕组的绝缘。该文从电机内部共模耦合效应的角度分析和计算了电机绕组的过电压,建立高频情况下电机内部的共模等效电路集总参数模型,给出共模耦合电流和电机绕组电压的计算方法,分析了共模耦合电流对电机绕组电压的影响,并通过仿真和实验进行了验证。     

PWM逆变器驱动异步电动机采用长线电缆时电压反射现象的研究

PWM逆变器驱动的异步电动机,在逆变器和电动机之间采用长线电缆传输时,会产生电压反射现象,导致在电动机端产生过电压,高频阻尼振荡,使电动机绝缘老化,造成电动机在短期内绝缘击穿等事故,这是PWM逆变器驱动异步电动机采用长线电缆所产生的负面效 应,文中首先分析了长线电缆传输时由于长线电缆的分布参数所产生的电压反射现象及其所造成的过电压等负面效应,分析表明电动机端产生的过电压与逆变器输出PWM脉冲上升时间和电缆长度有关。PWM脉冲上升时间愈短,电缆愈长,反射现象愈明显。采用低成本无源滤波技术可消除这种负面效应,文中分析和设计了一种一阶RC电动机端滤波器,用于接在异步电动机的接线端上,实验结果表明该滤波器可有效地减少电动机端过电压等负荷效应,从而提高系统的可靠性。     

电缆长度对PWM逆变器驱动电机端电压的影响

在建立PWM逆变器－电缆－电机高频模型基础上，通过仿真电机端子上的PWM脉冲反射波瞬间电压，建立了反射波峰值电压与电缆长度之间的关系，并给出了不同电缆长度情况下电机端电压的仿真及实验波形。     

PWM变频调速电动机端子上电压特性的研究

研究了脉宽调制 (PWM)变频调速电动机接线端子上的电压特性 ,给出了电动机和逆变器上电压波形的测量结果 ,并应用传输理论分析了产生脉冲上升沿的过冲高频振荡的波传播过程 ,讨论了电动机接线端子上电压特性与电缆参数的关系 ,以及改善电压特性要采取的初步措施。