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。     

CLC型PWM逆变器端无源滤波器的设计

由于PWM逆变器输出电压中含有较多的高频分量,所以逆变器输出端必须加入低通滤波器来减小谐波含量。借鉴在PWM逆变器与电机之间插入共模变压器来消除逆变器输出端共模电压的方法,通过分析共模变压器带有漏感时的等效电路,提出了一种新型的CLC型逆变器端无源滤波器。利用共模变压器产生的漏感代替差模电感来抑制差模电压dv/dt,同时该滤波器对共模电压也有着很好的抑制作用。与传统滤波器相比,该滤波器可通过1个共模变压器同时对共模及差模电压dv/dt起到抑制作用,减少了滤波器的体积规模。最后,仿真和实验结果验证了该滤波器的有效性。     

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.     

一种抑制NPC逆变器共模电压的新方法

提出一种用集成共模电抗器抑制逆变器产生的共模电压的方法,介绍了电路的拓扑、NPC逆变器和共模电抗器的结构和工作原理.仿真结果表明这种电路抑制共模电压的效果好,可以消除95%以上的共模电压,同时差模电压的变化率dv/dt也变得很小.     

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.     

一种PMSM驱动系统有源共模滤波器

随着功率器件开关频率的提高，永磁同步电机(PMSM)驱动系统会产生高dv/dt的共模电压，导致严重的传导和辐射干扰，极大恶化了PMSM驱动系统的电磁兼容。为此，首先分析了采用电压源逆变器的PMSM驱动系统共模干扰产生原因以及传导路径。其次，提出了一种将无源LC滤波器与有源补偿电路结合的有源共模滤波器(active common-mode filter, ACF)。该滤波器不仅能有效抑制功率器件导致的高频共模干扰，而且拥有更好的相位裕度。最后，仿真验证了所提ACF的有效性。     

非隔离型三电平并网逆变器的输出滤波器优化设计

将非隔离型三电平并网逆变器的LCL滤波器电容公共点直接引回直流侧中点,可以有效减小漏电流,但同时也会导致桥臂电流有效值增大且易发生共模谐振,降低了逆变器效率和稳定性。对于诸如光伏并网发电场合,建立了非隔离型三电平并网逆变器的共模和差模等效模型,在此基础上分析上述问题的产生机理,并提出一种基于共模差模解耦的输出滤波器设计方案。该方案首先在结构上将滤波电容分为并联的两部分,仅将其中容值较小的电容公共点引回直流侧中点以降低共模和差模滤波回路之间的参数耦合程度;其次在分析逆变器桥臂电流纹波和输出共模源频谱分布的基础上,给出所提滤波器的参数设计原则。最后,通过一台5kW三相三电平逆变器样机对所提滤波器优化设计方案进行实验验证,结果表明所提方案在满足并网标准和漏电流抑制要求的同时,能够有效提高系统稳定性和效率。     

兼有共模电压抑制作用的逆变器输出无源滤波器

提出了一种以差模电压滤波为主 ,兼有抑制共模电压作用的逆变器输出无源滤波器。该滤波器是在基本RLC滤波器基础上通过在滤波电感上增加附加绕组来实现的。其特点是将两种滤波作用有机结合。仿真及试验表明 ,在满足差模滤波要求的同时 ,可减小共模电压有效值约6 0 %。文中示出了该滤波器的基本结构及其差模和共模等效电路 ,分析了差模和共模电压转移函数 ,给出了滤波器参数的工程计算方法 ,列举了部分试验结果     

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.     

基于中性点电容的三相光伏逆变器漏电流抑制

针对三相非隔离光伏发电并网系统的漏电流问题,提出了一种基于中性点电容的三相三电平逆变器漏电流抑制方法.建立三相三电平光伏逆变器共模模型,分析了漏电流的产生机理和抑制机理.为了抑制寄生电容上共模电压产生的漏电流,用电容将交流侧中性点和直流侧中性点连接起来,形成漏电流的共模LC滤波电路.该滤波电路可有效滤除共模电压的高频分...     

Multilevel inverter modulation schemes to eliminate common-mode voltages

It is well known that conventional two-level pulsewidth modulated (PWM) inverters generate high-frequency common-mode voltages with high dv/dt. Similarly, commonly used multilevel inverter modulation schemes generate common-mode voltages. Common-mode voltages may cause motor shaft voltages and bearing currents and conducted electromagnetic interference (EMI). Premature motor bearing failures and electronic equipment malfunctions have been reported to be directly related to bearing currents and EMI. In this paper, approaches to eliminating common-mode voltage when using multilevel PWM inverters are presented. It is shown that inverters, which have an odd number of levels, will generate zero common-mode voltage by switching among certain states. Therefore, motor bearing currents will be eliminated and conducted EMI will be reduced. Both sinusoidal PWM and space-vector modulation (SVM) schemes are discussed and detailed comparative simulation results between conventional and novel modulation schemes are provided. The value of the proposed technique is demonstrated experimentally by applying the novel SVM approach to a conventional multilevel inverter.     

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     

一种新颖的用于减小电机终端共模dv/dt的逆变输出滤波器

提出了一种新颖的用于脉冲宽度调制（PWM）驱动系统的逆变器输出滤波器。此滤波器由可调电感和电容组成，可以有效抑制电机终端的共模dv/dt。这个滤波器的优点是电感的数值可以根据载波频率的大小自动进行调节，从而确保滤波效果不受载波频率变化的影响，同时可以减小不同载波频率下电感上的电压降。这种滤波器的使用将有助于延长轴承寿命，增强PWM驱动系统的可靠性。通过理论分析和领导具结果证明了这种滤波器的有效性。