變頻器負面效應分析與濾波器設計.pdf

1、隨著大功率開關器件技術的進步，變頻技術(VVVF，Variable Voltage and VarableFrequency)在現代工業(yè)中被廣泛應用。變頻器在節(jié)能、改善人類生活環(huán)境、降低生產成本、提高產品質量、以及提高工業(yè)自動化等方面做出了巨大的貢獻。但與此同時，幾乎所有的變頻器都采用脈寬調制技術(PWM，Pulse Width Modulation)，其快速的脈沖上升時間以及大量的諧波，導致了變頻器在工業(yè)應用中的一系列負面效應，限制了

2、變頻器的進一步發(fā)展。 電壓源PWM變頻器產生的高頻共模電壓，它會在電動機轉軸上感應出高幅值軸電壓，并形成軸承電流，使電動機的軸承在短期內損壞，引起電機保護誤動作，縮短電動機的使用壽命：當PWM變頻器與電動機之間不可避免的采用長線電纜連接時，在電動機端會產生過電壓，加劇了電動機繞組的絕緣壓力，使上述負面效應進一步加劇。上述負面效應的存在使系統(tǒng)可靠性下降，故障率增加，嚴重地影響了變頻器的使用。 本文研究了通用電壓源型PWM變

3、頻器產生共模電壓以及過電壓的本質，詳細計算了共模電壓的幅值大小，并對其特性進行了深入的討論；利用傳輸線理論，解釋了在變頻器在使用長電纜驅動電機時，電機端出現的過電壓現象，并且找出了PWM脈沖上升時間與電纜長度的關系，并在此基礎上，設計了一種變頻器輸出dv/dt抑制濾波器。 針對變頻器出現的負面效應，普遍的采用濾波器的方法。本文在傳統(tǒng)的低通RLC濾波器的基礎上，考慮變頻器輸出的諧波特性，在變頻器載波頻率上設計了一個帶阻濾波器，作為

4、RLC低通濾波器的前級，從而提高了濾波效果。而且考慮了共模電壓的高頻特性，將RLC低通濾波器的阻容電路中點與參考地相連，從而為共模電壓提供通路，抑制了高頻共模電壓對電機的影響。 在PSpice仿真環(huán)境下，建立了變頻器、長線電纜以及異步電機的仿真模型，通過仿真分析驗證了設計結果的有效性，加速了設計過程。最后搭建了實驗平臺，通過實驗驗證了設計的正確性。仿真和實驗證明，該濾波器在滿足變頻器系統(tǒng)要求的情況下，可以將變頻器輸出電壓的THD