Pwm變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)電磁干擾輸入/輸出無源抑制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及PWM變頻器電機驅(qū)動系統(tǒng)的無源抑制裝置，具體設及PWM變頻電機 驅(qū)動系統(tǒng)電磁干擾輸入/輸出無源抑制裝置，屬于PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)的電磁兼容領域技 術領域。
【背景技術】
[0002] 目前，P歷變頻器在工業(yè)、商業(yè)和民用系統(tǒng)中應用越來越廣泛，例如電機驅(qū)動系統(tǒng) 就普遍采用PWM技術。在=相PWM變頻器應用中，由于脈沖輸出的不對稱性，系統(tǒng)中必然存在 共模電壓。研究表明，PWM變頻器產(chǎn)生的高頻共模電壓及較大的du/d t給系統(tǒng)帶來許多負面 效應，如軸電壓、軸電流、共模漏電流、電機終端過電壓（電機與PWM變頻器采用長線電纜連 接引起)和電磁干擾等。
[0003] 電磁干擾有兩種形式:傳導和福射。變頻器產(chǎn)生的傳導電磁干擾是W電壓或電流 的共模與差模形式出現(xiàn)的，它分為差模干擾和共模干擾。差模干擾是指由相線與中線所構 成回路中的干擾信號；共模干擾則是指由相線或中線與地線所構成回路中的干擾信號。共 模和差模的主要區(qū)別在于共模信號通過地形成回路，而差模信號不經(jīng)過地。對于變頻器，多 數(shù)情況下產(chǎn)生的傳導干擾是W共模干擾為主，并且共模電流流經(jīng)大地構成回路，大地將形 成天線效應，給其他設備帶來嚴重的電磁干擾，運使得共模干擾造成的危害遠遠大于差模 干擾所造成的危害。因此共模干擾在PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)的電磁兼容性設計中顯得尤為 重要，而運種共模電流即為系統(tǒng)的漏電流。為此各國學者相繼圍繞著電機系統(tǒng)的干擾源、傳 播途徑和敏感設備運3個方面開展了理論及應用技術的研究工作，并取得了一定的成就?？?體上包括兩類:一類是通過改善控制策略和優(yōu)化電路拓撲結構來降低干擾源的干擾強度； 另一類是通過濾波來抑制干擾的傳播。
[0004] 另外，由于電磁兼容標準的強制執(zhí)行，PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)所產(chǎn)生的電磁干擾也 越來越受到人們的重視。為了達到國際/國內(nèi)電磁兼容標準的要求，必須采取一定的措施進 行電磁干擾抑制。現(xiàn)有的PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)對于系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾抑制效果差，容易 造成電網(wǎng)污染。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術中的PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)存在對于系統(tǒng) 產(chǎn)生的電磁干擾抑制效果差，容易造成電網(wǎng)污染的問題。
[0006] 本實用新型的技術方案是:PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)電磁干擾輸入/輸出無源抑制裝 置，包括依次連接的=相交流電源、輸入側濾波器、整流裝置、第一直流母線電容、第二直流 母線電容、逆變裝置、輸出側濾波器長線電纜和電機，第一直流母線電容和第二直流母線電 容串聯(lián)后并接在整流裝置輸出側的直流母線上，所述輸入側濾波器的輸出端連接輸出側濾 波器的輸出端后連接第一直流母線電容和第二直流母線電容的連接點。
[0007] 所述輸入側濾波器包括S相輸入端、S個電感和第一 RC濾波電路，輸入側濾波器 的=相輸入端分別通過電感連接整流裝置的交流輸入端，第一 RC濾波電路的=相輸入端分 別接在輸入側濾波器的S相輸入端和電感之間，第一RC濾波電路的輸出端連接第一直流母 線電容和第二直流母線電容的連接點。此連接方式的目的是用于消除PWM變頻電機驅(qū)動系 統(tǒng)交流輸入側的高頻共模電壓，進一步降低整個系統(tǒng)的傳導電磁干擾，并防止系統(tǒng)產(chǎn)生的 干擾污染電網(wǎng)。
[0008] 所述=個電感的結構相同，=個電感的電感值相同。
[0009] 所述第一 RC濾波電路包括S條并聯(lián)的濾波支路，第一 RC濾波電路的每條濾波支路 包括串聯(lián)的電阻和電容，第一RC濾波電路中的電阻阻值相同，電阻結構相同，第一RC濾波電 路中的電容電容值相同，S個電容結構相同。
[0010]所述輸出側濾波電路包括S相共模電感和第二RC濾波電路，S相共模電感的同名 端為輸出側濾波的輸入端，S相共模電感的異名端通過長線電纜連接電機，第二RC濾波電 路S相輸入端分別連接S相共模電感的同名端，第二RC濾波電路的輸出端連接第一直流母 線電容和第二直流母線電容的連接點。運種連接方式的目的有兩個:一是用于抑制逆變裝 置3輸出側和電機5之間的高頻共模電壓，進而抑制由共模電壓引起的電機軸承電流、漏電 流等負面效應。二是減慢逆變器輸出脈沖的上升時間，電壓反射現(xiàn)象消失，消除PWM逆變器 由長電纜所引的過電壓。
[0011] 所述第二RC濾波電路包括S條并聯(lián)的濾波支路，第二RC濾波電路的每條濾波支路 包括串聯(lián)連接的電阻和電容，所述第二RC濾波電路的S個電阻阻值相同，電阻結構相同；第 二RC濾波電路的S個電容電容值相同，S個電容結構相同。
[0012] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有W下效果:本實用新型所述PWM變頻電機驅(qū)動系 統(tǒng)電磁干擾輸入/輸出無源抑制裝置采用兩個EMI濾波器拓撲結構，充分利用無源濾波器結 構簡單、實現(xiàn)方便的優(yōu)點，在傳統(tǒng)的無源濾波器的基礎上進行改進，綜合考慮系統(tǒng)中傳導電 磁干擾的產(chǎn)生機理進行設計。輸出側濾波器的作用有兩方面，一方面用于抑制PWM變頻電機 驅(qū)動系統(tǒng)逆變裝置輸出側與電機之間的共模電壓，進而抑制電機軸電壓、軸承電流。另一方 面，輸出側濾波器的輸出降低了PWM脈沖的電壓變化率du/d t，運個設計能減慢逆變器輸出 脈沖的上升時間，并且能消除PWM逆變器由長電纜所引的過電壓的不利影響，使電壓反射現(xiàn) 象消失。輸入側濾波器的作用有兩個:一是用于抑制PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)整流裝置交流輸 入側的共模電壓，進一步降低整個系統(tǒng)的共模電壓及傳導電磁干擾;二是濾波器的輸入端 減少了主電源側的電磁干擾，防止由系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾污染電網(wǎng)。本實用新型提出的由兩個 無源濾波器結構組成的輸入/輸出側濾波器拓撲，分別放置在PWM變頻裝置的輸入側和輸出 偵U，共同作用，抑制PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)中的du/d t、共模電壓、過電壓及電磁干擾等，使 系統(tǒng)達到傳導電磁干擾不超標。
【附圖說明】
[OOK]圖1是本實用新型所述PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)電磁干擾輸入/輸出無源抑制裝置的 原理框圖；
[0014] 圖2是輸入側濾波器的具體電路示意圖；
[0015] 圖3是輸出側濾波器的具體電路示意圖；
[0016] 圖4是采用本實用新型所述PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)電磁干擾輸入/輸出無源濾波裝 置中電流流經(jīng)路線圖；
[0017] 圖5是采用本實用新型所述PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)軸電壓Ush、軸承電流Ib和共模電 流Icm的曲線圖；
[0018] 圖6是采用本實用新型所述PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)電磁干擾輸入/輸出無源抑制裝 置的傳導電磁干擾發(fā)射曲線圖。
【具體實施方式】
[0019] 結合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】，本實施方式的PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng) 電磁干擾輸入/輸出無源抑制裝置，如圖1所示，包括=相交流電源1、輸入側濾波器7、整流 裝置2、逆變裝置3、輸出側濾波器6、長線電纜4和電機5，=相交流電源1的交流電輸出端連 接輸入側濾波器7的輸入端，輸入側濾波器7的輸出端連接整流裝置2的交流輸入端，整流裝 置2的直流輸出端與逆變裝置3的直流輸入端相連，逆變裝置3的交流逆變輸出端連接輸出 側濾波器6的輸入端，輸出側濾波器6的輸出端通過長線電纜4為電機5提供工作電源;第一 直流母線電容Cl和第二直流母線電容C2串聯(lián)后再并聯(lián)在整流裝置2輸出的直流母線上，第一 直流母線電容Cl和第二直流母線電容C2的連接點為該直流母線中點；
[0020 ]輸入側濾波器7的輸出端與輸出側濾波器6輸出端的一端子相連，輸入側濾波器7 和輸出側濾波器6的輸出端相連后與直流母線中性點相連。
[0021] 本實施方式中，PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)中整流裝置2和逆變裝置3在對電能進行控 制和變換時，高速開通和關斷的開關器件會造成產(chǎn)生的較高的加/化、山/化，繼而產(chǎn)生高頻 共模電壓和高頻差模電壓，形成電磁干擾，高頻的共模電壓也是電機軸電壓、軸承電流及漏 電流產(chǎn)生的主要原因，另外，在有長線電纜相連接的電機系統(tǒng)中，脈沖信號在長線電纜傳輸 過程中會發(fā)生電壓反射現(xiàn)象，造成系統(tǒng)過電壓的產(chǎn)生。
[0022] 本實施方式中，輸出側濾波器6輸入端連接于逆變裝置3的輸出端，輸出端一部分 與電機5相連，輸出端另外引出一個端子連接于直流母線中點；運種連接方式的目的有兩 個:一是用于抑制逆變裝置3輸出側和電機5之間的高頻共模電壓，進而抑制由共模電壓引 起的電機軸承電流、漏電流等負面效應。二是減慢逆變器輸出脈沖的上升時間，電壓反射現(xiàn) 象消失，消除PWM逆變器由長電纜所引的過電壓。
[0023] 輸入側濾波器7的輸入端與=相交流電源1相連，輸出端一部分連接在整流裝置2 的輸入端，另外引出一個端子連接在輸出側濾波器6的輸出端，并同時與直流母線中點相連 接;此連接方式的目的是用于消除PWM變頻電機驅(qū)動系統(tǒng)交流輸入側的高頻共模電壓，進一 步降低整個系統(tǒng)的傳導電磁干