工程技术笔记 ?2014 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.
1 1. 变频器的输出滤波器设计
变频器就是给异步电机提供调压调频的电源，它一般由整流电路，平波电路，逆变电路组成。其中逆变电路就是通过IGBT 管组成逆变桥将直流电逆变成频率、幅值都可调的交流电，这是变频器的核心部分。逆变电路的输出电压信号是利用脉冲宽度的改变来得到幅值不同的正弦基波电压，也就是我们通常认为的PWM 波。波形如下图所示：
从图中可以看出，由于IGBT 管的开关频率比较高，会产生大量的干扰高频电磁波，这些干扰高频电磁波会通过空间辐射或者通过供电回路进入整个供电电网，对变频器附近的仪器仪表有很大的干扰。如果处理不好会引起周围的电气设备的失灵或损坏。严重的还会引起电机发热量增加，电机出现剧烈抖动，缩短了电机的寿命；在采用长线电缆的场合，由于电缆终端电压反射而造成电机端过电压，对电机的绝缘性能造成危害，引起绝缘迅速老化导致漏电，严重时还会导致电机绝缘击穿，电缆爆裂。因此，此时需要考虑增加变频器输出滤波器来进行抑制。
一个合适的变频器输出滤波器，可以抑制变频器在逆变过程中产生的高次谐波，
防止变频器干扰电机及变频器周围的敏感仪器设备；
抑制变频器的输出侧的浪涌电压，减小电机由高频谐波引起的附加转矩；减小电机噪音。
变频器输出滤波器是根据基波压降、电容支路电流和谐波总畸变的工程约束来进行设计的，它需要综合考虑是费用因素、谐波总畸变、电容谐波电流和电感基波压降等因素。所以变频器输出滤波器的设计难度是综合平衡各个参数，去设定一个合适的截止频点，然后进行具体仿真设计。
核心问题就是截止频点的确定，PA6000功率分析仪包含了一个分辨率为1Hz ，最高频点到100KHz 的FFT 频谱分析功能，它还可以人性化的 列出前10大谐波频点，方便用户对变频器的输出信号进行频谱分析，如下图所示。
图中的FFT 频谱信号是一台基波是40Hz ，IGBT 开关频率为6KHz 的变频器输出电压信号频谱图。如果客户是基于这个频谱图进行变频器的输出滤波器设计的话，那就很轻松了，非常容易的得到变频器输出滤波器所需的截止频点。
应用探讨——电抗器、滤波器的使用——发帖整理 作者主题 谦 总坛主 经验值: 3073 发帖数: 2039 精华帖: 2 主题：应用探讨——电抗器、滤波器的使用——发帖整理 2012-03-21 14:43:56楼主 在变频器使用中，经常会在进线侧和出线侧加电抗器、滤波器，现场操作人员和调试工程师经常会有这样的疑问：为什么要使用电抗器、滤波器？它们的原理和作用是什么？能解决哪些问实际问题？所以本次讨论针对以上问题，欢迎大家就以下内容展开讨论： 1）输入电抗器能抑制谐波吗? 2）输入电抗器能解决逆变器共直流母线时的环流问题吗? 环流又是怎么产生的？ 3）输出电抗器能解决电机轴电流和反射电压的问题吗？轴电流，反射电压又是如何产生？ 4）输入滤波器，ＬＣ滤波器，谐波滤波器等各起什么作用？ 5）电抗器、滤波器参数值的计算方法是什么？ 6）使用电抗器和滤波器要注意哪些问题? 例如加输出电抗器，最大开关频率会有所限制，原因何在？ 在近一个月的时间，大家对此话题进行了深入的讨论，内容包括。 1）输入和输出电抗器的作用。 2 ）输入滤波器，ＬＣ滤波器，谐波滤波器。 3）电抗器、滤波器参数值的计算方法. 相对而言，讨论更多的集中在电抗器方面。 以下为本次探讨的发帖整理，查看原始交流内容请点击此处。 谦 总坛主 经验值: 3073 发帖数: 2039 精华帖: 2 主题：回复：应用探讨——电抗器、滤波器的使用——发帖整理 2012-03-21 14:44:371楼 1、和输出电抗器的作用
quote:以下是引用yming在2012-01-11 10:22:56的发言： 加精支持。 修改：在600KVA以上变压器。原因：变压器内阻太小，冲击电流太大。 总之，是利用电感元件的“电流不能突变”的特性，应用到所有需要抑制有可能电流突变的场合。当电压（瞬时）波动时，如果有导致电流变化的趋势，电抗器产生反向自感电动势抵消电压变化，减缓电流波动。从而满足应用要求。因此，可以说，电抗器有抑制电压波动的功能（不是消除）。 同样，再配合电容，就可构成滤波器（低通滤波、高通滤波、带通滤波等滤波器及各种陷波器），让指定范围的频率通过。 谦 总坛主 经验值: 3073 发帖数: 2039 精华帖: 2 主题：回复：应用探讨——电抗器、滤波器的使用——发帖整理 2012-03-21 14:44:442楼 quote:以下是引用wq1124在2012-01-17 15:24:36的发言： 电抗器作为无功补偿手段，在电力系统中时不可缺少的，有不同的分类方法，按接法可分为并联电抗器和串联电抗器；按功能可分为限流电抗器和补偿电抗器；按用途可分为限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、阻尼电抗器等。 变频器和调速器在使用过程中，经常会受到来自浪涌电流和浪涌电压的冲击，会严重损坏变频器和调速器的性能和使用寿命，所以要在其前面加装输入电抗器，用以抑制浪涌电压和浪涌电流，保护变频器和调速器，延长其使用寿命和防止谐波干扰，同时由于变频器和调速器是采用变频的方式调速的，所以在调速的时候经常会产生高次谐波和产生波形畸变，会影响设备正常使用，为此，须在输入端加装一个进线电抗器，可以改善变频器的功率因数及抑制谐波电流，滤除谐波电压和谐波电流，改善电网质量。总之，输入电抗器既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染 输出电抗器的作用：输出电抗器主要作用时补偿长线分布电容的影响，并能抑制输出谐波电流，提高输出高频阻抗，有效抑制dv/dt，降低高频漏电流，起到保护变频器，减小设备噪声的作用。 直流电抗器的作用：直流电抗器接在变频系统的直流整流环节与逆变环节之间，主要用途时将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值，保持整流电流连续，减小电流买充值，时逆变环节运行更稳定及改善变频器的功率因数。
输出滤波器的计算 一、滤波器选择的部分指标 （1）逆变电源的空载损耗是逆变电源的重要指标之一。空载损耗与空载时滤波器的输入电流有关，电流越大，损耗越大，原因有以下两个方面：一方面，滤波器的输入电流越大，逆变开关器件上的电流越大，逆变器的损耗就越大；另一方面，空载时滤波器的输入电流也流过电抗器及电容器，电流增大也会使电抗器及电容器的损耗增大。所以从限制空载电流的角度来讲，空载时滤波器的输入电流不能太大。一般的，空载时滤波器的输入基波电流不能超过逆变电源的额定输出电流的30%。 设I m 表示空载时输入滤波器的输入基波电流的有效值，U 0表示输出电压基波的有效值，Wo 为基波角 频率， 则由图1可得： 00Im CU ω= （1） 有上式可知，空载时滤波器输入基波电流的大小与C 成正比。所以从限制逆变电源空载损耗的角度来讲，LC 滤波器的电容之不能太大。 （2）逆变电源对非线性负载的适应性指标 逆变电源对非线性负载的适应性是衡量逆变电源性能优劣的重要指标。非线性负载之所以会引起逆变电源输出电压波形的畸变，是因为非线性负载时一种谐波电流源，它产生的谐波电流在逆变电源输出阻抗上产生谐波压降，从而引起输出电压波形畸变。可见逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性，输出阻抗越小，逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性，输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载适应性越好。 开环时逆变电源的输出阻抗就是LC 滤波器的输出阻抗，根据公式LC L Z 201ωω?= （2）
在L 、C 乘积恒定时，L 越小，则输出阻抗值越小。 当逆变电源采用电容电流及电压瞬时值反馈控制方案时，可以得到和开环时相同的结论。 综上说述可以得到以下两点结论： 1）在L 、C 之积恒定时，L 越小，逆变电源的输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载的适应性越好； 2）L 越小，越不容易出现过调制，逆变电源对非线性负载的适应性越好。、 （3）在采用同步调制控制方式的逆变电源中，频率为（2ωs -ω0）的谐波是逆变器输出PWM 波中复制最高的谐波，它对输出电压的波形影响最大。输出电压中，只要频率为（2ωs -ω0）的谐波符合要求，则其他高次谐波含量均能符合要求。所以在这种情况下设计LC 滤波器是，只需考虑滤波器对（2ωs -ω0）频率谐波的衰减。 二、输出LC 滤波器的计算 2.1综述 一般说来，空载与负载相比，空载时电压中的频率（2ωs -ω0）的谐波含量是最大的，根据公式： )(*)1(1*2)2(1222200απββπωωJ N Q N b HF s ++=? （3） 式中C L R Q L //=；00/)2(ωωω?=s N ；LC 20ωβ=；E U b /20=；2 2)1(/ββα?+=Q b ；)(1απJ 为1阶的Besset 函数，计算比较繁琐。 空载时，)2(00ωω?s HF 可表示为： )(*11*2)2(1 200απβπωωJ N b HF s ?=? （4） 式中：00/)2(ωωω?=s N ；LC 20ωβ=；E U b /20=；βα?=1b 。 对式（4）进行分析，可得空载时)2(00ωω?s HF 的特性如下： a ，当逆变电源输入电压增大时，输出电压中的频率为 )2(0ωω?s 的谐波的谐波含量将增大。
开关电源EMI滤波器典型电路 开关电源EMI滤波器典型电路 开关电源为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器,典型电路图1所示。图（a）与图（b）中的电容器C能滤除串模干扰,区别仅是图（a）将C接在输入端,图（b）则接到输出端。图（c）、（d）所示电路较复杂,抑制干扰的效果更佳。图（c）中的L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。图（d）则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。 EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图2中曲线a为加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz～30MHz传导噪声的波形（即电磁干扰峰值包络线）。曲线b是插入如图1（d）所示EMI滤波器后的波形,能将电磁干扰衰减50dBμV～70dBμV。显然,这种EMI滤波器的效果更佳。
电磁干扰滤波器电路 电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端,使用时外壳应接通大地 。电路中包括共模扼流圈（亦称共模电感）L、滤波电容C1～C4。L对串模干扰不起作用,但当出现共模干扰时,由于两 个线圈的磁通方向相同,经过耦合后总电感量迅速增大,因此对共模信号呈现很大的感抗,使之不易通过,故称作共模扼流 圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上,当有电流通过时,两个线圈上的磁场就会互相加强。L的 电感量与EMI滤波器的额定电流I有关,参见表1。需要指出,当额定电流较大时,共模扼流圈的线径也要相应增大,以便能 承受较大的电流。此外,适当增加电感量,可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器,容量范围大致是0.01μF～0.47μ F,主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端,并将电容器的中点接地,能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在 输入端,仍选用陶瓷电容,容量范围是2200pF～0.1μF。为减小漏电流,电容量不得超过0.1μF,并且电容器中点应与大地接
随着开关电源类产品的日益增多，电磁兼容设计成为开关电源开发过程中至关重要的一个环节，相应的电磁兼容标准也成为开关电源类产品必须满足的性能指标。高频开关电源是严重的电磁干扰源，很多情况下需对其安装EMI电源滤波器。传统的滤波器设计方法计算繁琐、设计过程复杂、研发时间长。为了提高滤波器性能和缩短开发时间，本文针对DC-DC开关电源介绍了一种简单且效果良好的滤波器设计方法。本文在阐述开关电源电磁干扰基本特点的基础上，提出了电源传导加固技术。文中阐述了EMI电源滤波器的基本原理、拓扑结构、设计原则和滤波器件的高频特性，分析了网络理论及其在EMI电源滤波器设计中的应用。本文以某一航空产品中的DC-DC开关电源项目为依托，设计EMI电源滤波器。通过了解开关电源需要满足的电磁兼容标准，测试分析其电磁干扰信号特点，提出滤波器性能指标。利用网络理论设计分析滤波电路，通过编程实现对滤波电路参数的设计。建立滤波器插入损耗仿真模型，编写仿真程序，对设计结果进行分析，最后通过实际测试，验证设计方法的J下确性。同时，在EMI电源滤波器设计的基础上，对滤波器进行了拓展功能的电路设计，主要针对开关动作所引起的浪涌电压。通过讨论应用于EMI电源滤波器中的软磁铁氧体材料的特性，提出了铁氧体磁芯的选择原则和应用方法，同时讨论了主要滤波器件的选择和设计。深入研究EMI电源滤波器在工程设计中的关键技术及滤波器封装技术，并提出封装过程测试方法及工程应用时安装使用应注意的主要问题。 随着开关电源的迅速发展和广泛应用,它们引起的电磁泄露和电磁辐射问题越来越严重。电源EMI滤波器作为开关电源的辅助器件,可以有效地抑制开关电源中的传导干扰。无源元件的高频非理想特性使无源EMI滤波器高频特性变差,而无源元件同样影响有源EMI滤波器的高频特性。因此对EMI滤波器高频特性的研究具有现实意义。对于无源EMI滤波器,本文研究了几种改善自感寄生参数的方法的有效性,分析了元件间的互感耦合和电容的自感寄生参数分别对π型共模滤波器的影响。提出利用部分互感耦合改善电容的自感寄生参数的优化措施。对于有源EMI滤波器,本文分析了一种有源EMI滤波器在分别连接纯电阻、感性和容性负载时的插损,分析了反馈环路中各个模块的作用和影响。最后,对有源EMI滤波器注入环节中的电容进行了改进,改善了它的高频特性。 本文首先介绍了利用傅立叶变换估算开关电源噪声频谱的方法,接着分别论
开关电源电路详解图 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下： 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖
电子设计工程 Electronic Design Engineering 第23卷Vol.23第2期No.22015年1月Jan.2015 收稿日期：2014-01-09 稿件编号：201401070 作者简介：党媚（1980—），女，陕西西安人，硕士，教师。研究方向：电气自动化专业。 交流电源是大、中型飞机普遍采用的一次电源类型，频率是交流电源一项重要的物理参数，也是评价交流电源电能质量的重要内容之一。在系统运行的过程中，既要保证频率在规定的范围之内，还要在频率超出规定的范围时按要求停止向用电负载供电，从而保护电源设备和用电负载免受危害。然而飞机所处的电磁环境非常复杂，电源系统极易受到电磁干扰的影响，而使测频电路的输入信号中混入高频噪声，导致测频结果产生较大的误差，或者出现频率跳变的现象。在某型机交流电源地面模拟试验的过程中就出现了反复的频率跳变问题，虽然没有导致交流电源频率保护动作，但可以想象，在机上复杂的电磁环境中，尤其是在战时强电磁干扰的条件下，后果不可忽视，轻者将使系统性能降级，重者可能导致交流电源因保护误动作而失效，甚至危机飞行安全。因而，实时、准确地获取系统频率信息成为交流电源系统安全、可靠运行的关键环节。 1原因分析及解决思路 某型飞机是采用脉冲计数法计算系统频率的。该方法首 先将被测信号的波形变换为方波后，向方波中填充计数脉冲进行计数，最后根据计数脉冲的个数和计数脉冲的周期计算被测信号的频率。经分析发现，引起频率产生跳变的原因是测频电路中的过零比较器在信号过零点附近因误触发而翻转，这正是在测频电路的输入信号中混入了高频噪声所致。 为消除或有效减小电磁干扰的影响，保证测频结果的准确性，在被测信号输入过零比较器之前应滤除混入电路中的高频噪声[1]，这里选择三阶巴特沃斯有源低通滤波器实现。巴特沃斯滤波器具有通频带内频率响应曲线平坦，阻频带内逐渐下降为零，因此滤波特性好，获得较为普遍的应用。利用巴特沃斯函数，通过选择合适的阶数，可以在一定精度范围内近似实现理想低通滤波器特性。函数的阶数越高，转移特性越逼近理想滤波器，但是所需的元件数量也就越多，电路也就越复杂，对于一般的工程需要采用二阶电路即可满足要求，而对滤波性能要求更高的场合，可选择三阶低通滤波电路。 2二阶有源RC 低通滤波器 一种二阶有源RC 电路如图1所示[2]，该电路称为Sallen- Key 低通电路，属于有源滤波器。有源滤波电路不仅能够补偿 无源网络中的能量损耗，提高信号的输出功率；同时，运算放大器有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，在实现多级相连时相互之间的影响很小，负载效应也明显下降，尤为适用于低频应用场合。 根据节点电压方程可得电路的电压转移函数为： H sk （s ）=V o （s ）V i （s ）= A f ω2 n s 2+ωn Q s +ω2 n 飞机交流电源测频电路低通滤波器的设计与仿真 党媚 （西安航空职业技术学院陕西西安710089） 摘要：针对型号研制过程中出现的交流电源频率测量出现跳变的问题，进行了故障定位和原因分析，并提出了解决方案。设计了适用于飞机交流电源系统频率测量电路的低通滤波器，对其特性进行了计算分析，并基于SIMULINK 建立了滤波器的模型，进行了仿真验证，结果表明设计的滤波器是有效的。关键词：交流电源；低通滤波器；频率测量；仿真中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2015）02-0102-03 Design and simulation on low pass filter for frequency measurement circuit of aircraft AC power system DANG Mei （Xi ’an Aeronautical Polytechnic Institute ，Xi ’an 710089，China ） Abstract:This paper conducted fault location and causal analysis ，and provided the solution for this problem of Ac power frequency measurement jump In the process of model development .A low pass filter apply to Aircraft Ac power system frequency measurement circuit are Designed ，and it's characteristics are also be analyzed and calculated.The filter model is set up based on Simulink for simulation ，the result shows that the method of filter design is effective.Key words:Ac power ；a low pass filter ；frequency measurement ；simulation －102－
变频器专用滤波器的选型 链接：https://www.doczj.com/doc/db17583383.html,/tech/11678.html 变频器专用滤波器的选型 变频器专用滤波器，依据其安装位置的不同，可以分为变频器输入滤波器和输出滤波器两种。这两种滤波器，不但是安装位置不同，其功能亦不相同，且安装位置不能互换。 因此，在变频器专用滤波器应用过程中，首先要解决的，就是变频器专用滤波器的选型问题。在选型过程中，我们务必要弄清楚以下两点： 第一，就是应该选用变频器输入滤波器，还是变频器输出滤波器。 1、观察法。这也是最简单的判断办法，就是把变频器的输出线拆掉，然后，给变频器上电，让其达到正常工作状态，此时，我们再来观察，干扰是否依然存在，如果存在，一般情况下，就是需要加变频器输入滤波器。反之，则需要加变频器输出滤波器，也可能是变频器输入滤波器和变频器输出滤波器需要同时加。请注意，这里说的是一般情况，并不是百分之百的准确。 2、示波器法。如果手头有示波器的话，可以用示波器来测量一下变频器输出端和输出端，以及受干扰设备的输入 端的波形，通过波形来看一下干扰源在哪里，再来决定是选用变频器输入滤波器，还是变频器输出滤波器。 第二，就是要明确变频器的额定电压 这里，我们需要知道变频器是单相电源，还是三相电源的。 第三，就是要明确变频器的额定电流 变频器专用滤波器在选型时，一定要注意这一点，否则，可能会适得其反。 变频器专用滤波器的额定电流，一定要比变频器的额定电流要大，一般来讲，变频器专用滤波器的额定电流是变频器额定电流的1.2~1.5倍为佳。 比方说，11KW变频器专用滤波器，绿波杰能推荐的变频器专用滤波器的额定电流是30~40A。 原文地址：https://www.doczj.com/doc/db17583383.html,/tech/11678.html 页面 1 / 1
第31卷第12期中国电机工程学报V ol.31 No.12 Apr.25, 2011 34 2011年4月25日Proceedings of the CSEE ?2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2011) 12-0034-06 中图分类号：TM 85 文献标志码：A 学科分类号：470?40 带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究 王要强，吴凤江，孙力，段建东 (哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江省哈尔滨市 150001) Control Strategy for Grid-connected Inverter With an LCL Output Filter WANG Yaoqiang, WU Fengjiang, SUN Li, DUAN Jiandong (Department of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China) ABSTRACT: The grid-connected inverter with LCL output filter is a third-order and multi-variable system, claiming a higher demands to the control system design. Aiming at this, a grid-connected inverter control strategy based on inverter-side current closed-loop and capacitor current feed-forward was proposed, controling the grid-side current indirectly through the inverter-side current. With the proposed control strategy, system stability and unity power factor are ensured, at the same time, no additional sensors are needed, making equipment costs reduced and reliability enhanced. Effectiveness and feasibility of the proposed strategy are validated by both the simulation and experiment results. KEY WORDS: grid-connected inverter; LCL filter; system stability; power factor; current estimation 摘要：并网逆变器用LCL输出滤波器是一个三阶多变量系统，给控制系统设计提出了更高的要求。针对该问题，提出一种基于逆变器侧电流闭环和电容电流前馈的并网逆变器控制策略，通过逆变器侧电流间接控制并网电流。该控制策略能够保证系统稳定和单位功率因数运行，并且整个控制过程无需增加额外的传感器，降低了系统成本，增强了系统可靠性。仿真和实验结果验证了提出控制策略的有效性与可行性。 关键词：并网逆变器；LCL滤波器；系统稳定性；功率因数；电流估计 0 引言 随着能源和环境问题的日益严峻，风力发电、光伏发电等新能源并网发电技术越来越受到人们的重视，已经成为能源可持续发展战略的重要组成部分[1-3]。并网逆变器作为发电系统与电网连接的核心装置，直接影响到整个并网发电系统的性能，近年来逐渐成为国内外研究的热点[4-6]。 基金项目：国家自然科学基金项目(50477009)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50477009). 并网逆变器传统上采用L滤波器来抑制并网电流中由功率器件通断引入的高次谐波[7-11]，然而，随着逆变器功率等级的提高，特别是在中高功率应用场合，为降低功率器件的应力和损耗，一般选取较低的开关频率，致使网侧电流中的谐波含量增加。要使并网电流满足同样的谐波标准将需要一个较大的电感值。电感值的增加不仅会使网侧电流变化率下降，系统动态性能降低，还会带来体积过大、成本过高等一系列问题。针对上述问题，用LCL 滤波器代替L滤波器成为近年来相当有吸引力的解决方案[12-16]。LCL滤波器的阻抗值与流过的电流频率成反比，频率越高，阻抗越小，因此对电流高次谐波有更强的抑制能力。为此，在相同的谐波标准下LCL滤波器的应用可以降低总的电感取值，在大中功率应用场合，其优势尤为明显。但是，LCL滤波器是一个三阶多变量系统，给控制系统设计提出了更高的要求。如果直接采用典型的并网电流闭环的控制策略，系统是不稳定，的且不利于功率开关的保护[17]。文献[13]忽略滤波电容支路的影响，认为网侧电流和逆变器侧电流近似相等，采取逆变器侧电流闭环的控制策略，该策略易于系统稳定，且可以更为有效地保护功率开关，但电容支路的分流作用会使得系统功率因数降低。文献[16]提出采用逆变器侧电流和网侧电流加权平均值闭环的控制策略，系统稳定且在一定程度上提高了系统功率因数，然而加权平均电流和并网电流之间仍有相角差，并未彻底解决功率因数降低的问题。 本文提出一种基于逆变器侧电流闭环和电容电流前馈的并网逆变器控制策略，利用逆变器侧电流间接控制并网电流。电容电流通过估算获得，减少了电流传感器的数量，节约了系统成本，增强了系统可靠性。最后，通过仿真和实验对提出的控制
开关电源EMI滤波器原理与设计研究
开关电源EMI滤波器原理与设计研究 魏应冬，吴燮华 (浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027） 摘要：在开关电源中，EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。在研究滤波器原理的基础上，探讨了一种对共模、差模信号进行独立分析，分别建模的方法，最后基于此提出了一种EMI滤波器的设计程序。 关键词：开关电源；EMI滤波器；共模；差模 0 引言 高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。在开关电源应用于交流电网的场合，整流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次谐波。同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作（从几十kHz到数MHz），形成了EMI（electromagnetic interference）骚扰源。从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。 减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。除此之外，可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。 EMI骚扰通常难以精确描述，滤波器的设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步逼近设计要求。本文从EMI滤波原理入手，分别通过对其共模和差模噪声模型的分析，给出实际工作中设计滤波器的方法，并分步骤给出设计实例。 1 EMI滤波器设计原理 在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的d v/d t和d i/d t，因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。设计EMI滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。 在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。简言之，EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求： 1）规定要求的阻带频率和阻带衰减；（满足某一特定频率f stop有需要H stop的衰减）； 2）对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减）； 3）低成本。
变频器专用滤波和补偿装置 变频技术在大量的感性负载节能方面有着无可替代的地位，节约的电能有时能达到 30% 以上，效益十分可观。随着变频器日益广泛的普及和应用，其占电网总负荷的比例已经越来越大。其中大部分额定电压为三相 380V 的交直交型变频器（以下简称变频器）。然而，随之带来的网侧谐波问题也越来越受到各变频器用户和供电部门的关注。 由于变频器的整流部分一般为三相全波不可控整流，直流回路采用大电容作为滤波器。这样，虽然变频器的网侧输入电压波形基本上是正弦波，但输入电流是脉冲式的充电电流，含有丰富的谐波，表现在网侧的有 5 、 7 、 11 、 13 、 15 、 17 、 19 次谐波电流，一般最大以 5 、 7 次为主。其波形如图 1 所示。 感型负载在运行中要消耗大量的无功电流，但是谐波会使无功补偿装置不能正常运行，并且导致一些现代化的精密控制机床无法运行，因此对使用变频器的系统采取谐波治理措施是必须的。 我公司针对变频器谐波的特点，设计了专用的高、低压滤波装置，可有效滤除变频装置产生的谐波，同时对系统进行有效的无功补偿，满足广大使用变频器的用户需求。
变频器专用低压滤波器柜变频器专用10KV滤波器装置 滤波电抗器系列 低压铁心滤波电抗器： 一、产品用途： 次谐波，从而改善电压波形，提高供电质量，降低系统损耗。 二、产品特点： 我公司生产的铁心滤波电抗器具有高滤波能力，低损耗，低噪音， 高线性，安装简便和使用寿命长的特点。 三、型号标志：四、主要技术参数： 高压空心饼式滤波电抗器：
一、产品用途： 与并联电容器组成LC回路，能有效吸收电力系统3、4、5、7、11次 二、产品特点： 我公司生产干式空芯饼式电抗器采用多层饼式线圈组成，层间距大， 散热性能好。电抗器上下部分层间距平滑无级可调，用以调节电抗器电感 量。具有高滤波能力，低损耗，低噪音，高线性，安装简便和使用寿命长 的特点。 三、主要技术参数： 有源技术是电力电子器件、电力电子控制技术、控制技术、高速运算器等发展到相当水平以后才有实现的可能。如今相关技术均已达到此类用途的要求，如GTO，IGBT，IECT等功率器件；模拟和数字实现的快速实时的无功/谐波分量计算技术（如时域、频域分解）；SPWM、电流回滞、非参考计算、空间矢量等变换器调制技术十分繁多，并趋成熟。 有源电力滤波装置APF，是一种基于IGBT逆变器的新型谐波治理装置。通过实时检测负载电流波形，除去波形中基波（50Hz）成分，将剩余部分的波形反向，通过控制IGBT的触发，将反向电流注入供电系统中，实现滤除（抵消）谐波、动态补偿系统无功与电压波动、抑制谐振、提高功率因数等功能，从而达到改善供电系统安全性、节能降耗的目的。 然而，鉴于目前有源设备的成本还相对较高、可控容量和电力系统的巨大电能相比还较小，采用混合型有源电能控制技术是现阶段应用的主要特征。 有源+无源混合电力滤波（HAPF）是将APF和无源滤波相结合，利用无源设备的处理较大容量部分、而利用有源技术改善无源部件的补偿效果和动态性能，共同达到良好的补偿目的；同时，有效地减小了有源部分的容量，以节省APF容量过大而增加的成本。 A、功能特点有：
摘要：开关电源中常用EMI滤波器抑制共模干扰和差模干扰。三端电容器在抑制开关电源高频干扰方面有良好性能。文中在开关电源一般性能EMI滤波器电路结构基础上，给出了使用三端电容器抑制高频噪声的滤波器结构。并使用PSpice软件对插入损耗进行仿真，给出了仿真结果。 1 开关电源特点及噪声产生原因 随着电子技术的高速发展，电子设备种类日益增多，而任何电子设备都离不开稳定可靠的电源，因此对电源的要求也越来越高。开关电源以其高效率、低发热量、稳定性好、体积小、重量轻、利于环境保护等优点，近年来取得快速发展，应用领域不断扩大。开关电源工作在高频开关状态，本身就会对供电设备产生干扰，危害其正常工作；而外部干扰同样会影响其正常工作。 开关电源干扰主要来源于工频电流的整流波形和开关操作波形。这些波形的电流泄漏到输入部位就成为传导噪声和辐射噪声，泄漏到输出部位就形成了波纹问题。考虑到电磁兼容性的有关要求，应采用EMI电源滤波器来抑制开关电源上的干扰。文中主要研究的是开关电源输入端的EMI滤波器。 2 EMI滤波器的结构 开关电源输入端采用的EMI滤波器是一种双向滤波器，是由电容和电感构成的低通滤波器，既能抑制从交流电源线上引入的外部电磁干扰，还可以避免本身设备向外部发出噪声干扰。开关电源的干扰分为差模干扰和共模干扰，在线路中的传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。差模干扰是火线与零线之间产生的干扰，共模干扰是火线或零线与地线之间产生的干扰。抑制差模干扰信号和共模干扰信号普遍有效的方法就是在开关电源输入电路中加装电磁干扰滤波器。EMI滤波器的电路结构包括共模扼流圈(共模电感)L，差模电容Cx和共模电容Cy。共模扼流圈是在一个磁环(闭磁路)的上下两个半环上，分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。两个线圈的磁通方向一致，共模干扰出现时，总电感迅速增大产生很大的感抗，从而可以抑制共模干扰，而对差模干扰不起作用。为了更好地抑制共模噪声； 共模扼流圈应选用磁导率高，高频性能好的磁芯。共模扼流圈的电感值与额定电流有关。差模电容Cx通常选用金属膜电容，取值范围一般在0．1～1μF。Cy用于抑制较高频率的共模干扰信号，取值范围一般为2200～6800 pF。常选
EMI滤波器电路原理及设计 引言 开关电源以其体积小、重量轻、效率高等优点被广泛应用于电力电子设备系统中，但是开关电源易受到电磁干扰，产生误动作，且本身的高频信号也会引起大量的噪声，会污染电网环境，干扰同一电网其他电子设备的正常工作。这样就对EMC提出了更高的要求指标。 分类： 开关电源中的电磁干扰（EMI）主要有传导干扰和辐射干扰。通过正确的屏蔽和接地系统设计可以得到有效的控制，对于传导干扰来说，加装EMI滤波器，是一种比较经济有效的措施，辐射干扰的抑制可以通过加装变压器屏蔽铜片。 EMI滤波器介绍 开关电源与交流电网相连，尽管开关电源是一个单端口网络，但具有相线（L），零线（N），地线（E）的开关电源实际上形成了两个AC端口，所以噪声源在实际分析中可以将其分解为共模和差模噪声源。火线（L）与零线（N）之间的干扰叫做差模干扰（属于对称性干扰），火线（L）与地线（E）之间的干扰叫做共模干扰（非对称性干扰）。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 1.开关电源的EMI干扰源 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 （1）功率开关管 功率开关管工作在On-O ff快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。 （2）高频变压器 高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。 （3）整流二极管 整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高 dv/dt，从而导致强电磁干扰。 （4）PCB 准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。
产品型号ME920-630品牌上海民恩额定电压380V/440V 额定电流630A 相数三相 产品功能抑制谐波干扰 产品价格 （具体价格请来电咨询) 产品包装 纸箱 可以根据客户提供的技术参数加工定制非标产品！一、280KW 输入滤波器280KW 进线滤波器280KW 变频器专用滤波器 ME920-630A 原理图 制造商Manufacturer 上海民恩电气有限公司 依据标准Standard GB/T7343-87《10kHz-30MHz 无源无线电干扰滤波器和抑制元件抑制特性的测量方法》及UL1283《电磁干扰滤波器》标准制定 型式Type 输入滤波器防护等级Protection level IP20配套变频器功率280KW 额定电流Se.Cur 630A 系统电压Se.Vol 0.4KV 连接方式Connection mode 串联相数Number of phases 三相工作频率Frequency 50/60Hz 气候类别Climate category 25/085/21泄露电流（250VAC/50Hz ） ＜50mA 冷却方式Cooling Type 自冷试验电压（线-线）2250VDC 极壳耐压Extreme pressure 3000Vac/1min 试验电压（线-地）2700VDC 过载电流Overload current 开机瞬间允许通过4倍过工作电流，1.4倍工作电流1分钟（每小时一次）包装Packing 纸箱 运输方式Transport 快递运输质保期Warranty period 一年产品货期Delivery 2-3天 公司网站：https://www.doczj.com/doc/db17583383.html,
EMI滤波器设计原理 高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。在开关电源应用于交流电网的场合，整流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次谐波。同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作（从几十kHz到数MHz），形成了EMI（electromagnetic interference）骚扰源。从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。 减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。除此之外，可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。 EMI骚扰通常难以精确描述，滤波器的设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步逼近设计要求。本文从EMI滤波原理入手，分别通过对其共模和差模噪声模型的分析，给出实际工作中设计滤波器的方法，并分步骤给出设计实例。 1 EMI滤波器设计原理 在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的d v/d t 和d i/d t，因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。设计EMI滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。 在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。简言之，EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求： 1）规定要求的阻带频率和阻带衰减；（满足某一特定频率f stop有需要H stop 的衰减）； 2）对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减）； 3）低成本。 1.1 常用低通滤波器模型 EMI滤波器通常置于开关电源与电网相连的前端,是由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波器。如图1所示，噪声源等效阻抗为Z source、电网等效阻抗为Z sink。滤波器指标（f stop和H stop）可以由一阶、二阶或三阶低通滤波器实现，滤波器传递函数的计算通常在高频下近似，也就是说对于n阶滤波器，忽略所有ωk相关项（当k 开关电源输入EMI滤波器设计与Pspice仿真 于工频电流的整流波形和开关操作波形。这些波形的电流泄漏到输入部位 就成为传导噪声和辐射噪声，泄漏到输出部位就形成了波纹问题。考虑到电磁 兼容性的有关要求，应采用EMI电源滤波器来抑制开关电源上的干扰。文中主 要研究的是开关电源输入端的EMI滤波器。 2EMI滤波器的结构 开关电源输入端采用的EMI滤波器是一种双向滤波器，是由电容和电感 构成的低通滤波器，既能抑制从交流电源线上引入的外部电磁干扰，还可以避 免本身设备向外部发出噪声干扰。开关电源的干扰分为差模干扰和共模干扰， 在线路中的传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。差模干扰是火线与 零线之间产生的干扰，共模干扰是火线或零线与地线之间产生的干扰。抑制差 模干扰信号和共模干扰信号普遍有效的方法就是在开关电源输入电路中加装电 磁干扰滤波器。EMI滤波器的电路结构包括共模扼流圈(共模电感)L，差模电容 Cx和共模电容Cy。共模扼流圈是在一个磁环(闭磁路)的上下两个半环上，分 别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。两个线圈的磁通方向一致，共模干扰出现时，总电感迅速增大产生很大的感抗，从而可以抑制共模干扰，而对差模干扰 不起作用。为了更好地抑制共模噪声，共模扼流圈应选用磁导率高，高频性能 好的磁芯。共模扼流圈的电感值与额定电流有关。差模电容Cx通常选用金属 膜电容，取值范围一般在0．1～1μF。Cy用于抑制较高频率的共模干扰信号， 取值范围一般为2200～6800pF。常选用自谐振频率较高的陶瓷电容。由于接地，共模电容Cy上会产生漏电流Ii-d。因为漏电流会对人体安全造成伤害，所以漏 电流应尽量小，通常1．0mA。共模电容取值与漏电流大小有关，所以不宜过大，取值范围一般为2200～4700pF。R为Cx的泄放电阻。电源滤波器的性能开关电源输入EMI滤波器设计与Pspice仿真
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