逆变器驱动电机系统中的耦合电流

针对由于逆变器驱动电机系统中的PWM电压具有高频和高dv／dt的特性,在电机内部产生共模耦合效应,并产生共模耦合电流流过电机内部的寄生电容这一特点,通过建立的分布参数电路模型和等效的集总参数电路模型,研究了电机内部高频情况下的共模耦合效应,分析了共模耦合电流的基本特性,给出了共模耦合电流的计算方法,对三相系统中的耦合电流进行了试验研究,并讨论了耦合电流对系统性能的影响。结果表明,耦合电流伴随电压的跳变而产生。呈双频振荡,引起电压和电流的畸变,并将引起电机绕组的过电压。     

逆变器驱动感应电机系统中的电机轴承电流

逆变器输出的高频PWM电压作用在电机绕组上,在电机内部产生共模耦合效应,形成共模耦合电流,其中流过电机轴承的共模耦合电流会造成电机轴承的损坏。分析了电机内部的共模耦合效应和轴承电流产生的机理,讨论不同情况下轴承电流表现的不同特性以及轴承电流的测量方法,为轴承电流的深入研究打下基础。     

逆变器驱动电机系统中不同接地情况下的共模耦合电流路径

分析了逆变器驱动电机系统中的共模电压、高频情况下电机内部的共模耦合通道以及共模电压在这些通道中产生的共模电流。详细分析了系统在不同接地情况下的共模电流的流向及其防护。电机双端轴承绝缘并且电机轴碳刷接地，可构成对轴承电流的最佳防护。     

逆变器驱动电机系统中不同接地情况下的共模耦合电流路径

分析了逆变器驱动电机系统中的共模电压、高频情况下电机内部的共模耦合通道以及共模电压在这些通道中产生的共模电流。详细分析了系统在不同接地情况下的共模电流的流向及其防护。电机双端轴承绝缘并且电机轴碳刷接地,可构成对轴承电流的最佳防护。     

逆变器驱动电动机系统中轴承电流产生的机理研究

分析了三相逆变器共模电压及感应电动机内部的寄生耦合效应,基于共模电压和共模耦合效应的概念,解释了PWM逆变器产生轴承电流的机理。     

基于PWM逆变器供电轴电流问题的交流电机耦合电容的计算与测量

PWM变频供电驱动系统中在交流电机定、转子寄生电容耦合作用下轴上感应电压,继而产生轴电流,可使轴承失效。电机内部耦合电容参数的准确计算和测量对预测轴电压和轴电流有重要作用。本文根据电机几何尺寸,给出了耦合电容的解析计算公式,分析了电机容量对耦合电容和轴电压分压比的影响。采用有限元法对异步电机进行多导体系统耦合电容分析计算,提出了定子绕组电磁散线建模方法,大大减小了定子绕组和定子机壳之间电容Cwf的计算误差;三维有限元计算结果表明绕组端部对定子绕组与转子之间电容Cwr有较大影响。最后介绍了一种适用于中小容量电机的耦合电容测量方法。     

变频电动机耦合电容分析与计算研究

脉宽调制(PWM)变频驱动器在提高交流传动系统效率的同时,产生的高次谐波导致共模电流显著增加。其中电动机定子绕组与定子铁心之间的耦合电容是共模电流的主要通路。准确计算定子绕组与定子铁心之间的耦合电容对于预测共模电流具有重要意义。由于电机绕组内部导线排列不规则,准确进行解析计算较为困难,将其简化为集中导体后,会导致计算精度变差。在绕组全散线模型的基础上,提出了一种简化散线建模方法,能在计算精度不变的情况下,有效地减小模型的复杂度。通过对比解析计算、全散线模型、简化散线模型和测量值,验证了该方法的有效性。     

双馈异步风力发电机的轴电流分析

双馈异步风力发电机是风力发电系统目前广泛采用的形式之一,变流器产生的共模电压通过电机耦合电容形成的共模通路在电机转轴上感应出轴电压并产生轴电流,严重影响风力发电系统的安全稳定运行。建立合理的轴电流分析模型是准确预测轴电流的基础。该文建立了综合考虑定子侧和转子侧共模电压影响的轴电流分析模型,采用电磁场数值计算获得了电机内部杂散电容耦合参数,并给出了多导体系统部分电容的测量方法。针对一台1.5MW双馈异步风力发电机进行分析,结果表明定子侧共模电压的影响可以忽略,可以采用仅考虑转子共模电压作用的简化轴电流模型。同时对轴电压进行了灵敏度分析,指出减小转子绕组和转子铁心之间的杂散电容C_(rwr)能有效减小轴电压,从而抑制轴电流。     

PWM驱动系统中感应电动机共模模型的研究

PWM逆变器在应用中会产生共模电压.共模电压在IGBT的高速开关期间产生高频充放电电流.这个电流通过电机内部的寄生电容产生流入地线的漏电流.漏电流过大将对电源产生电磁干扰;感应的轴电压过高还会使电机轴承过早毁坏,从而影响系统运行的可靠性.为研究共模电压的危害及方便分析相应的抑制策略的效果,建立了高频感应电机的共模模型,仿真和实验结果证明了模型的正确性和实用性.     

PWM变频电机轴承电腐蚀原理及抑制技术研究

PWM变频驱动使得电机的控制性能得到很大的提升,尤其在速度调节方面得到了很大的优势,但在使用变频器时,会使得电机受到共模电压的影响,电机在运行时,其轴承内圈和外圈之间会产生电压和电流,击穿轴承的油膜,导致轴承内表面产生电蚀现象,影响轴承的正常使用。建立电机的数学模型,计算其内部的电容耦合参数,研究其共模电压和电流的流通路径。最后通过仿真软件建立仿真模型,分析影响轴承上电压和电流大小的因素,提出抑制轴承上电压和电流的方法。该方法为降低轴承上的电压和电流提供新的思路和研究手段。     

变频调速系统应用中共模干扰问题及其分析模型

讨论了交流变频调速系统中普遍存在的共模干扰问题,包括电机轴承损坏、局部绕组绝缘击穿和电磁干扰(EMI).通过对双PWM变频调速系统共模干扰机理的研究,建立了变频调速器、传输电缆及交流电机的共模等效电路,分别用于对轴电压和轴电流的研究及仿真.提出了通过控制整流器和逆变器的PWM开关相位,有效降低变频调速系统共模电压的方法.     

Approaches to suppressing shaft voltage in brushless DC motor driven by PWM inverter

This paper describes the approaches to suppressing the shaft voltage and bearing current by electrostatically shielding the stator end windings of the brushless DC motor driven by PWM inverter. At first, measured shaft voltage and bearing current are compared with those calculated waveforms to verify the common mode equivalent circuit of the brushless DC motor. Next, the relationship between shaft voltage and stator winding to rotor capacitance is calculated using the common mode equivalent circuit. Finally, the electrostatic shielding of the stator end windings is evaluated to reduce the shaft voltage by experiments and calculations. ©2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(4): 73–79, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20701     

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.     

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。     

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。