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。     

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...     

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。     

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.     

PWM逆变器输出有源滤波技术及其发展

由三相PWM逆变器产生的共模和差模电压可以在电机驱动中产生足够大的共模和差模电流，文章首先指出系统在高频工作时逆变器输出的电压中的共模和差模谐波分对电机产生的危害，然后分析了PWM逆变器输出有源滤波器原理；对减小或消除这些危害所采取的不同方案进行了评估，从而得出减小或消除这些危害的最佳方案。     

一种新颖的逆变器输出无源滤波器的研究

提出了一种新颖的可以同时降低差模dv／dt和共模电压的逆变器输出无源滤波器。该滤波器由一LC低通滤波器和一共模变压器构成。其主要特色是将两种结构的滤波器集合在一起，简化了滤波器的结构和设计。通过理论分析，仿真和实验方法验证了该滤波器在满足降低差模dv／dt使差模电压正弦化的同时可以最大程度的消除共模电压，从而有效延长电机的电气寿命。详细地分析了滤波器的共模等效电路，然后给出了滤波器的设计方法。进行了传统的LRC滤波器的相关实验，与所提滤波器进行了效果对比，验证了所提滤波器的有效性。     

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。     

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。     

一种抑制共模电压的方法及差模滤波器设计

PWM逆变器在直接驱动电机时会产生较高的共模电压,并且逆变器的输出电压中含有大量的差模电压谐波分量。这对于电机系统来说是负面效应。首先介绍了一种新的脉宽调制方法(NSPWM),该方法可以抑制共模电压。其次,在逆变器的输出端提出一种LC滤波器的拓扑结构。该方法可以有效地滤除相电压的高次谐波,从而消除了差模电压的谐波分量,并且在很大程度上抑制了共模电压。     

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.     

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     

Filtering techniques to minimize the effect of long motor leads onPWM inverter-fed AC motor drive systems

In this paper, filtering techniques are investigated to reduce the motor terminal overvoltage, ringing, and dv/dt in inverter-fed AC motor drive systems where long leads are required. Analysis is presented to show that the distributed LC of a cable and the pulse-width modulated (PWM) inverter switching action lead to motor terminal voltage reflections and ringing that stress the turn insulation and contribute to bearing currents. First- and second-order shunt filter designs are analyzed and compared. Detailed design equations to match the filter impedance to the cable surge impedance and to determine the filter component values are presented. It is demonstrated that a first-order shunt filter connected at the motor terminals significantly reduces the overvoltage stress and ringing, and also lowers the dv/dt of the PWM switching pulse. Simulation and experimental results are presented to verify the proposed filter designs for 50-ft and 100-ft cable lengths for 460-V PWM insulated gate bipolar transistor (IGBT) AC motor drive systems     

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。     

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.     

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     

高压变频器共模电压仿真研究

该文分析了PWM高压变频器中输出电缆对电机影响、共模电压和三电平逆变器箝位点电位不平衡机理。为有效抑制共模电压对变频器的不良影响，提出了新型拓扑结构：在24脉波整流/三电平逆变的高压变频器中，设置共模电抗器，并将整流器中性点、直流侧中间点、输出滤波器中性点和三电平逆变器箝位点相连，并通过小电阻和系统地相连。基于该拓扑结构对6kV／2250kW的电机所进行的仿真结果表明，该拓扑结构可以减小高压变频器的共模电压，提高变频器运行的可靠性。     

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.