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變頻電機軸電壓與軸電流產生機理及其抑制

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4.2 改變耦合參數及軸承參數

定子繞組對轉子的耦合電容越大,軸電壓越高,dv/dt電流與EDM電流均增加;軸承電容減小,dv/dt電流減??;但EDM電流基本不變宏发彩票登录,此時軸電壓上升宏发彩票登录。其原因是:在共模電路中,軸電壓是由定子繞組對轉子鐵心的電壓耦合造成的,維持這一電壓的存在靠軸承電容以及轉子對機殼耦合電容宏发彩票登录。由于后兩者并聯,再與前者串聯,因此軸電壓按電容值進行分配,電容越大壓降越小。一般情況下,軸承電容與轉子對機殼耦合電容比定子繞組對轉子耦合電容大得多。在只改變軸承電容的情況下,軸承電容越小,整個并聯電容等效值下降,軸電壓反而上升,由于軸承上的dv/dt電流與容抗及dv/dt成正比,在dv/dt不變時宏发彩票登录,容抗減小,dv/dt電流下降。仿真結果如圖6所示。
圖中Csr為定子繞組對轉子的耦合電容,Cg為轉子對機殼耦合電容Crf和軸承電容Cb的并聯等效電容。

5 抑制辦法


從前面的理論研究和仿真分析可以看出宏发彩票登录,電機軸承電流產生的一個主要原因是逆變器輸出的高頻脈沖具有過高的dv/dt前后沿,由此可知,抑制軸承電流的有效辦法就是降低逆變器輸出電壓的dv/dt。但是,逆變器本身輸出的脈沖電壓上升時間是由功率器件的開關特性決定的,因此只能在逆變器輸出端附加裝置改變其輸出電壓的dv/dt。降低逆變器輸出電壓上升沿dv/dt的一個最直接的辦法是在逆變器輸出端串上大的電抗器,即可構成所謂的“正弦波濾波器”,逆變器輸出的脈沖電壓在經過大電抗器后成為完全的正弦波電壓宏发彩票登录,這樣便可以消除軸電壓與軸承電流。但是這種辦法的代價是電抗器的功率損耗大宏发彩票登录宏发彩票登录,體積大,造價高,在普通的變頻調速系統中應用不是很合適。本文采用折中辦法,在逆變器輸出端串接電感值不大的電感以抑制電流的快速變化,同時在輸出端線間設置RC電抗以吸收輸出電壓的高次諧波,這樣可以適當降低輸出脈沖電壓上升沿的dv/dt值,達到抑制軸承電流的目的。

逆變輸出濾波器降低了電機輸入脈沖電壓的電壓上升率宏发彩票登录,這樣一來,電機內分布電容的電壓耦合作用便會大大減弱,軸電壓以及由此引起的EDM電流都會下降,同時由于電壓變化率引起的dv/dt電流也會明顯減少,因此濾波器可以有效地抑制軸承電流的產生。圖8給出了加入濾波器(未接地)前后的電機軸承電流仿真波形,其中,逆變器載波頻率為5KHZ,脈沖電壓上升時間為200ns,電纜長100m。從圖中可以看出,無論EDM電流還是dv/dt電流都明顯減少宏发彩票登录。仿真中還發現宏发彩票登录,將濾波器接地,無論dv/dt電流還是EDM電流相對不接地而言均顯著減少,其原因是RC支路吸收高次諧波的作用更強,能夠更好地改善電壓波形。

6 結束語


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