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。     

消除PWM逆变器驱动交流电动机长线电缆影响的无源滤波技术

PWM逆变器驱动的交流电动机 ,在采用长线电缆传输时 ,会产生一系列问题 ,如电动机端过电压、高频阻尼振荡以及绝缘快速老化等。采用一定的无源滤波技术可有效地解决这些问题。根据滤波器的安装位置 ,可分为电动机端滤波和逆变器输出滤波。分析了长线电缆传输时的电压反射现象 ,论述了三种电动机端滤波器和四种逆变器输出滤波器 ,这些滤波器皆可有效地消除电动机端过电压和高频阻尼振荡等问题。     

PWM变频器输出共模电压及其抑制技术的研究

PWM逆变器在应用中产生的共模电压将影响系统的可靠运行。文中研究了电压源型PWM变频器产生的共模电压及其负面效应产生机理，揭示了共模电压产生的原因及其抑制方法，并得出共模电压是变频器输出负面效应产生的主要根源的结论，为滤波器的设计提供理论依据。根据共模电压是由一系列高频谐波组成这一特性，提出了一种新颖的逆变器输出前馈有源滤波器结构，可有效地消除了变频器输出共模电压的负面效应，实验验证了这种结构的有效性。     

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驱动系统中的共模电压及抑制

针对PWM逆变器在工作时产生的共模电压可能损坏电机轴承,产生电磁干扰等降低系统可靠性的问题,对共模电压的特性及其负面影响进行了理论分析和实验验证,并得出共模电压的抑制方法.提出一种由一个单相逆变器和一个五绕组变压器组成的逆变器输出有源滤波器结构来消除共模电压.该滤波器可以构建一个与PWM逆变器输出的共模电压大小相等、相位相反的共模电压,通过五绕组变压器叠加到电机端,从而消除电机端的共模电压.由统一的控制单元同时输出PWM逆变器和单相逆变器的控制信号,给出滤波器的相关控制策略及设计方法.实验验证了所提出的滤波器消除共模电压及其负面效应的有效性.     

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.     

逆变器端RLC滤波器的参数设计与损耗计算

在长线电缆传输高频脉宽调制(PWM)脉冲的过程中,逆变器输出端通常用RLC滤波器来抑制电机端过电压和高频振荡,但对相关滤波器参数优化设计的研究较少。基于滤波器电感、电容最小值与PWM脉冲上升时间与滤波器电阻之间的定量关系,对上升时间和滤波器电阻的选取原则进行改进,从而有效减小滤波电感和电容,实验验证了所提改进方法的合理性。     

一种消除PWM逆变器输出共模电压的前馈有源滤波器

提出了一种消除PWM逆变器输出共模电压的前馈有源滤波器，包括无源共模电压检测网络，推挽电路以及四绕组共模变压器。滤波器输出与共模电压幅值相同极性相反的补偿电压，将其叠加到逆变器输出上，从而达到消除共模电压的目的。给出了部分滤波器参数的确定方法。结果表明，该滤波器可以显著地抑制电机端共模电压，从而减小了变频器输出的负面影响。     

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.     

PWM逆变器输出对异步电动机的不利影响及其抑制分析

文章通过分析,揭示了PWM逆变器驱动的异步电机调速系统时的三个主要的不利影响,即PWM逆变器输出产生的异步电动机端部绕组过电压、谐波电流、以及共模电压。并结合过电压、谐波电流、以及共模电压的特点与产生的机理,分析了仿真研究所需的电缆与异步电动机的数学模型建立的思路与方法,并阐述了不同结构和安置地点的滤波器的设计思想,指出滤波器设计时,应综合考虑的几个重要因素。     

A novel output filter topology to reduce motor overvoltage

When an induction machine is supplied with a voltage-source pulsewidth-modulation (PWM) inverter, a ringing voltage overshoot appears at motor terminals due to steep PWM voltage pulse propagation along the motor cable. It has been reported that in particular situations, when very long motor cables are used and retrofit installations, the overvoltage could stress motors with poor insulation. This paper presents a novel inverter output filter topology consisting of an LC filter which has the star point of the common-mode capacitors clamped to the + and - dc-link rails by the means of two diodes. The proposed filter drastically reduces the voltage overshoot at the motor terminals, thus reducing motor insulation stress. This is a cheap alternative to more known industrial solutions.     

PWM逆变器-感应电机系统中的过电压抑止滤波器研究

在PWM逆变器供电的感应电机调速系统中，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。本文从时域和频域分析了过电压的内在特点，给出了过电压振荡频率与系统参数的函数关系式，根据过电压的形成机理及其特点，以R－C滤波器为例，给出了详细的滤波器参数选取方法。仿真和实验结果证明了按照本文所提供的方法设计的滤波器能够很好地抑止电机过电压。     

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     

一种消除PWM逆变器驱动系统中电动机端轴电压和轴承电流的前馈有源滤波器

为抑制由PWM逆变器输出的共模电压而导致电机轴承的损坏，提出了前馈有源滤波器。滤波器包括无源共模电压检测网络，推挽电路以及四绕组共模变压器。滤波器输出与共模电压幅值相同极性相反的补偿电压，将其叠加到逆变器输出上，从而达到消除共模电压进而消除轴电压和轴承电流的目的。文中还给出了部分滤波器参数的确定方法。仿真和实验结果验证了该滤波器可以显著地抑制电机端共模电压，从而减小了变频器输出的负面影响如轴电压，轴承电流等。延长了轴承的寿命，提高了PWM驱动系统的可靠性。     

多电平SPWM变频器中共模电压抑制技术的研究

鉴于两电平变频器输出的共模电压只能依靠外接滤波器进行消除，研究了三电平PWM变频器中共模电压的抑制技术。利用三电平变频器的有效开关状态，分析了三电平变频器中产生共模电压的原因，得出奇数电平变频器可以通过软件的方法来抑制共模电压的结论。针对常用的变频器控制策略一SPWM，提出了降低和消除共模电压的改进策略，并用仿真结果验证了其正确性。文中还给出了不同的调制策略对电动机性能影响的比较，验证了所提策略的可用性。