大功率变频器中的共模电压及其消除方法
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差分信号的共模电压差分信号的共模电压是指在差分信号传输中,两个信号线上的电压波形的平均值。
这个平均值也可以看作是两个信号的公共部分。
在实际的差分信号传输中,因为环境干扰或者电缆的不完美,会导致差分信号的共模电压的产生。
共模电压干扰会导致系统性能下降,因此需要采取一系列方法进行抑制。
差分信号的共模电压可以通过以下几个方面进行分析和处理:1. 原因和机制:共模电压的产生主要是由于信号线上的环境电磁干扰或电缆不完美引起的。
环境电磁干扰包括电力线干扰、射频干扰等,而电缆引起的不完美主要包括电阻不匹配、电容不匹配等。
共模电压的产生机制主要包括感应耦合、电容耦合等。
2. 测量和分析:在实际的差分信号传输中,我们需要通过测量和分析来获取共模电压的信息。
一种常见的方式是使用示波器测量信号线上的电压波形,然后计算其平均值即为共模电压。
另外,也可以使用专门的测量设备,如差模电压计,来直接测量共模电压值。
3. 抑制方法:为了减小共模电压的影响,可以采取一系列的抑制方法。
首先,需要加强信号线的屏蔽,减少环境电磁干扰的影响。
其次,可以使用匹配电阻和电容来提高电缆的完美性,减小电缆引起的不完美。
此外,还可以通过差模驱动和差模输入电路来抑制共模电压的干扰。
4. 实际应用:差分信号的共模电压影响因素较多,因此在实际应用中需要根据具体情况进行分析和处理。
比如,在音频信号的传输中,共模电压的产生对信噪比和音质有较大影响,因此需要采取合适的抑制方法。
又如,在数据通信中,共模电压的存在可能导致误码率的增加,因此需要通过信号整形和滤波等方式进行处理。
综上所述,差分信号的共模电压是差分信号传输中的一个重要问题。
通过对共模电压的分析和处理,可以有效减小环境干扰和电缆不完美引起的干扰,提高系统的抗干扰能力和传输质量。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的抑制方法,以获得更好的系统性能和用户体验。
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变频调速电机轴电压和轴电流问题及解决措施2017年12月目录1变频调速电机轴电压和轴电流问题的种类和形成原因 (1)2低压大功率变频调速电机轴电压和轴电流问题的重要性 (2)3低压大功率变频调速电机轴电压和轴电流问题的难点 (3)4.一般变频调速电机轴电压和轴电流问题的解决方案 (4)5.低压大功率变频调速电机轴电压和轴电流问题的解决方案初探 (5)4变频调速电机轴电压和轴承电流试验测试 (11)1变频调速电机轴电压和轴电流问题的种类和形成原因电机运行时,轴承两端之间产生的电位差称之为“轴电压”,该电压加在由电机转轴、轴承、端盖、机座构成的回路中,从而引起了轴承电流(该电流也可能通过联轴器传递至传动机械,见图1)。
轴承电流一般存在3种不同的形式:环路电流、 dV/dt电流和EDM(electrical discharge machining)电流。
这3种不同的形式可以单独出现,也可以同时出现。
图1➢环路电流:正弦波驱动的电机系统中电机的结构上的不对称、气隙不均匀等)。
不对称的磁路会在磁轭产生环形交流磁通(环状磁通),从而产生交流感应电压。
当感应电压破坏轴承润滑剂的绝缘能力时,就会有电流流过此回路。
流经途径为导电的电机轴、机壳、轴承沟道、滚动体等。
图2为环路电流可能流经的各部分零部件所组成的通路。
图2➢dV/dt电流:PWM逆变器中,由于电路、元器件、连接和回路阻抗的不平衡,电源电压将不可避免的产生零点漂移,从而产生高频的共模电压。
由于寄生电容Cwr的存在,在电机轴上会形成轴电压Vshaft。
由于电机端输入的是PWM脉冲电压,这些脉冲序列电压耦合到电机轴上会得到交变轴电压,经过轴承电容流到大地,从而产生形成dV/dt轴承电流。
dV/dt电流一般只有0.1~0.15A,主要为高频分量,对轴承影响很小,主要是持续不断地腐蚀着轴承上的润滑剂,最后造成电介质击穿。
➢EDM电流:第3种形式的轴承电流是由内外圈的间隙(包括油膜)电容放电引起的轴承电流,又叫EDM电流。
变频器的输入移相技术变频器的输入部分采用输入移相变压器同时向多功率单元供电。
输入移相整流变压器在多电平级联式高压变频装置电路中起着极为重要的作用,讨论变压器的功能与原理时可以先进行如下假设:1、变压器为理想状态下运行,所有参数均严格与设计参数吻合,没有额外其它因素;2、整流电路拓扑为理想二级管构成的三相不可控整流器电路形式;3、不考虑干扰等因素。
分别对输入移相变压器的主要作用逐一加以说明。
1、变压:在进行变频改造之前,所有的电机负载都是直接接到高压电网上的,电机直接启动,工频运行。
输入移相变压器将高压降下来再进行变频变压调速,这是所有级联式变频器的特点。
2、绝缘:系统高低压部分及功率单元间的绝缘可以通过输入移相变压器一、二次侧及二次侧各绕组间的绝缘来保证,避免产生短路和环流。
3、移相整流:通过延边三角形技术可以达到多重化整流的目的,输入移相变压器多采用YD连接,这样可以抵消三次及三的倍数的谐波电压,防止了该次数谐波对电网的干扰。
4、减少电流谐波:由2个相角差30度的输入移相变压器绕组分别供电的2个三相整流桥可构成12脉整流电路,网侧电流仅含(12K正负1)次谐波;同样,由依次相差20度的三个输入移相变压器绕组分别供电3个整流桥就可以获得18脉冲整流电路,其网侧电流仅含(18K正负1)次谐波。
依照5个功率单元串联,每个功率单元为12脉波整流的方式来看,每个功率单元对应绕组的移相角为6度,且谐波从59次开始,61、65、67、71......,大大减少了电流谐波次序,电流谐波含量也大为降低。
5、降低共模电压:变频器的共模电压主要由电机中性点对地分布电容和各变压器二次绕组对地分布电容承受。
通常电机中性点对地电容远大于输入移相变压器二次绕组对地电容,因而共模电压大部分由输入移相变压器二次绕组承受,并且各输入移相变压器二次绕组对地电压分布很不均匀,因而在设计输入变压器时应消除共模电压的影响。
电力电子技术Power Electronics 第55卷第2期2021年2月Vol.55, No.2February 2021简化矢量的多电平逆变器共模电压抑制方法刘战,卢凯尔,李飞,夏正龙(江苏师范大学,电气工程及自动化学院,江苏徐州221116)摘要:在高压变频传动领域,共模电压问题尤为突出。
首先以有源中点箝位型五电平(ANPC-5L)逆变器为例进 行分析,提出了一种基于简化空间矢量的多电平逆变器共模电压的抑制方法。
通过建立变换器输出共模电压 的数学模型,分析多电平变换器各开关状态与共模电压之间的关系,以最小共模电压为控制目标剔除不满足 要求的开关状态,从而减少多电平电压空间矢量对应冗余开关状态的数量。
得益于冗余开关状态数量的降低, 不仅共模电压得到了很好地抑制,同时还极大地降低了多电平电压空间矢量脉宽调制策略的实现难度。
最后 通过实验结果验证了所提共模电压抑制方法的正确性和有效性。
关键词:多电平变换器;共模电压;电压空间矢量中图分类号:TM46 文献标识码:A 文章编号:1000-100X(2021)02-0108-03Method for Reducing Common-mode Voltage of Multilevel InverterBased on Simplified VectorLIU Zhan , LU Kai-er, LI Fei , XIA Zheng-long(Jiangsu Normal University , Xuzhou 221116, China)Abstract : In the field of high-voltage drive , the common-mode voltage issue is highlighted.Firstly , taking the active neutral point clamped five-level (ANPC-5L) inverter as an example for analysis , a method for reducing common-mode voltage of multilevel inverter based on simplified space vector is proposed.The relationship between the switching states of the multilevel converter and the common-mode voltage is analyzed by establishing a mathematical model of the converter output common-mode voltage.Taking the minimum common-mode voltage as the control target to elimi nate the unsatisfactory switching states , the number of redundant switching states corresponding to the multilevel volt age space vector will be reduced . Benefiting from the reduction in the number of redundant switching states , not only the common-mode voltage is well reduced , but also the difficulty of implementing the multilevel voltage space vector pulse width modulation strategy is greatly reduced.Finally , the correctness and validity of the proposed method of re ducing common-mode voltage is verified by the experimental result.Keywords : multilevel converter ; common-mode voltage ; voltage space vectorFoundation Project : Supported by National Natural Science Foundation of China(No.51907083) ; Natural Science Fou ndation of Jiangsu Higher Education Institutions of China (No. 19KJB470003 )1引言在高压变频传动领域,受制于开关器件耐压 水平的限制,必须采用多电平变换器来提升输入和输出的电压等级。
一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法-回复“一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法”引言:随着新能源技术的迅速发展,直流电能的应用越来越广泛。
其中,三电平dcdc变流器作为一种常用的电能转换器,可以实现高效率、高可靠性的能量转换。
本文将介绍一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法。
第一部分:三电平dcdc变流器的拓扑电路三电平dcdc变流器采用了一种特殊的拓扑结构,能够将直流电源的电压转换为输出电压。
其基本拓扑电路如下:Vdc/,-. ,\ /Iin S1 L1 BT/ \-' '` Vout其中,Vdc为直流电源的电压,Iin为输入电流,S1为开关1,L1为电感,BT为双向开关,Vout为输出电压。
第二部分:共模电压抑制方法在三电平dcdc变流器的运行过程中,由于系统的非线性特性,会产生一些共模电压,给系统带来干扰。
为了抑制这些共模电压,可以采用以下方法:1. 改进开关模式控制策略:传统的开关模式控制策略容易产生较大的共模电压。
可以通过改进控制策略,减小开关频率,降低开关切换带来的电压干扰。
2. 优化滤波电路:合理选择滤波电容和电感参数,可以减小共模电压的产生。
通过降低电容和电感的频率响应,降低共模电压的幅值。
3. 采用绕线剥离技术:在设计电感和变压器时,可以采用绕线剥离技术,将电感和变压器的绕线分离开来,减小共模电压的影响。
4. 使用磁性材料:在设计变压器和电感时,可以使用具有高磁导率的磁性材料,提高磁耦合效率,减小共模电压的产生。
5. 使用干扰抑制电路:在输出端添加合适的干扰抑制电路,可以有效地抑制共模电压的干扰。
结论:三电平dcdc变流器是一种高效率、高可靠性的电能转换器,可以将直流电源的电压转换为输出电压。
然而,在其运行过程中,受系统的非线性特性影响,会产生共模电压干扰。
通过采用改进开关模式控制策略、优化滤波电路、绕线剥离技术、使用磁性材料和添加干扰抑制电路等方法,可以有效地抑制共模电压的产生,提高系统的稳定性和可靠性。
dcdc隔离电源的共模抑制方案
DCDC隔离电源是一种常用的电源供应方案,它可以将输入电源与输出电源完全隔离开来,从而有效地防止共模噪声的传递。
共模噪声是指同时出现在输入电源的正负极之间的噪声信号,它会对电路的正常工作产生干扰。
为了提高共模抑制能力,我们可以采取以下方案:
1. 优化电源布局:将输入端和输出端分开布置,尽量减小它们之间的电磁耦合。
合理规划电源线路的走向,避免过长的线路和过近的距离,以减少共模噪声的传播。
2. 采用滤波器:在输入端和输出端分别设置滤波器,可以有效地滤除共模噪声。
滤波器的设计要根据实际情况选择合适的参数,以确保共模噪声的抑制效果。
3. 使用高品质元件:选择高品质的电容和电感元件,可以提高共模抑制能力。
同时,合理选择元件的参数,如电容的额定电压和电感的电感值,以确保元件在工作时能够有效地抑制共模噪声。
4. 增加屏蔽层:在电源电路周围添加屏蔽层,可以有效地阻挡外部的电磁干扰,减少共模噪声的影响。
5. 优化接地设计:合理规划电源电路的接地方式,减少接地回路的干扰。
同时,通过增加接地电阻和隔离接地等方式,提高电源电路的共模抑制能力。
通过合理的电路设计和元件选择,可以提高DCDC隔离电源的共模抑制能力。
这些方案旨在减小共模噪声的影响,保证电路的稳定运行,提高系统的可靠性。
在实际应用中,还应根据具体需求进行调试和优化,以达到最佳的共模抑制效果。
电气控制系统中出现共模干扰解决措施
当现场多路信号,如4~20mA、0~10mA、1~5V同时输入多个控制器时,所示。
对于传感器输出的电流信号,只经plc和变频器的输入阻抗之和不大于传感器的输出负载阻抗即可,压力传感器的信号可以同时串入PLC和变频器,如只有压力传感器信号,则PLC和变频器也都可以正常接收压力传感器的信号。
而当液位传感器的信号也同时接入PLC和变频器时,因PLC接收信号的-端都在变频器的+端,当两传感器的信号电流不一样时,就有可能使PLC两-端的电位有较大的差异,就就形成了共模干扰电压。
如PLC输入端又互相不是隔离的,则会造成PLC的模拟信号输入端接收不正常。
变频器的两输入信号是在PLC的后面,其-端电位可保持在变频器内部电路设定的状态,问题不大。
解决的办法所示,在PLC输入信号的一端加装隔离模块,此时PLC的两个-端中,由于一个是处于隔离状态,所以不会出现两个-端一高一低,与PLC 内部电路不相适应的现象。
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