[實(shí)用新型]交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共模電壓和軸承電流無源/有源抑制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520094792.3
• 申請(qǐng)日: 2015-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN204349789U
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖芳;戈寶軍;陶大軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/44
• 分類號(hào): H02M1/44
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及的是交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和電磁兼容領(lǐng)域，具體是一種抑制交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中共模電壓和軸承電流的無源/有源濾波抑制裝置。

背景技術(shù)

電磁兼容(EMC)是電氣、電子工程的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，電磁干擾是人們?cè)缫寻l(fā)現(xiàn)的問題，但電磁兼容這一新學(xué)科卻是近代形成的。國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)此的定義為：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

隨著電子產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)與家用電器的大量涌現(xiàn)和廣泛普及，特別是近年來與電力電子器件有關(guān)的變換裝置的廣泛應(yīng)用，使得電磁噪聲干擾日益嚴(yán)重，并已經(jīng)成為一種公害。這種電磁噪聲不僅嚴(yán)重干擾鄰近的其他電子設(shè)備的正常工作，而且還威脅著人類的健康與安全。與此同時(shí)，世界上又出現(xiàn)了大量的對(duì)電磁干擾很敏感的高靈敏度設(shè)備，且這些敏感的裝置正扮演著愈來愈重要的角色。如電子控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理裝置等。因此降低電子設(shè)備的電磁干擾強(qiáng)度，提高電磁兼容性已成為當(dāng)今電子行業(yè)所關(guān)注的問題。

如何在共同的電磁環(huán)境中使電子系統(tǒng)和設(shè)備不受干擾的影響而相容地正常工作是迫切需要解決的技術(shù)問題，而這一點(diǎn)正是研究電磁兼容的宗旨。為此，為了規(guī)范電器電子產(chǎn)品的電磁兼容性，構(gòu)造一個(gè)良好的電磁環(huán)境，減少各種相互干擾和電磁污染，有關(guān)國(guó)際組織和國(guó)家對(duì)電子、電氣產(chǎn)品規(guī)定了電磁兼容質(zhì)量強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，如國(guó)際無線電特別委員會(huì)的CISPR標(biāo)準(zhǔn)，歐盟的EN系列標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)FCC系列標(biāo)準(zhǔn)等。而且歐盟規(guī)定從1996年1月開始，所有投放歐盟市場(chǎng)的電器電子產(chǎn)品必須符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的要求，否則不能進(jìn)入歐盟市場(chǎng)流通。我國(guó)也有許多組織，在從事有關(guān)EMC方面的工作，如全國(guó)無線電干擾委員會(huì)，中國(guó)電源學(xué)會(huì)電磁兼容委員會(huì)等，并且我國(guó)的國(guó)家EMC標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)在逐步實(shí)施。但由于過去的工業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，電磁環(huán)境污染未充分暴露，對(duì)電磁兼容的研究認(rèn)識(shí)不足，因此國(guó)內(nèi)的EMC研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。由此可見電磁兼容已是一門與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和人民生活休戚相關(guān)的學(xué)科。

進(jìn)入20世紀(jì)后，現(xiàn)代工業(yè)中所應(yīng)用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已由原來簡(jiǎn)單的工頻電源直接驅(qū)動(dòng)控制發(fā)展為采用脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)的功率變換器驅(qū)動(dòng)。其性能雖然得到了大幅度的提高，但是由于PWM脈寬調(diào)制控制方式的原因，功率變換器中的功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，所輸出的電量波形不連續(xù)，且具有較大的du/dt和di/dt，這使得電壓、電流均含有豐富的高次諧波。于是，這些諧波所具有的電磁噪聲能量就會(huì)通過近場(chǎng)耦合和遠(yuǎn)場(chǎng)耦合形成電磁干擾，影響系統(tǒng)自身和周邊電氣系統(tǒng)的正常工作。以現(xiàn)在普遍采用IGBT器件為例，當(dāng)開關(guān)頻率為2kHz～20kHz時(shí)，就可以高達(dá)2kA/μs，而此時(shí)30nH的雜散電感就可以激勵(lì)出60V的干擾電壓，由此可見它所造成的電磁干擾強(qiáng)度極大。同時(shí)功率變換器所產(chǎn)生高頻共模電壓，也會(huì)使電機(jī)出現(xiàn)軸電壓、軸承電流及共模電流(漏電流)過大等負(fù)面問題。而另一方面，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)往往是在精密機(jī)械加工、國(guó)防尖端設(shè)備等一些特殊場(chǎng)合應(yīng)用，其產(chǎn)生的傳導(dǎo)電磁干擾既影響到系統(tǒng)本身的穩(wěn)定運(yùn)行，又影響到其他系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳導(dǎo)電磁干擾已成為困擾許多系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的尖銳問題，必需提出一些切實(shí)可行的辦法，對(duì)實(shí)際應(yīng)用中交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳導(dǎo)電磁干擾進(jìn)行有效的抑制。

對(duì)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中由于電磁干擾產(chǎn)生的共模電壓和軸承電流等負(fù)面效應(yīng)，從切除干擾傳播途徑的角度，EMI濾波器是非常有效的抑制手段，正確設(shè)計(jì)的濾波器能夠使系統(tǒng)EMI發(fā)射強(qiáng)度減小到EMC標(biāo)準(zhǔn)限值以下，使電氣設(shè)備和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電磁兼容，達(dá)到國(guó)際電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是為了解決現(xiàn)有交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的共模電壓和軸承電流等電磁干擾造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性下降、故障率增高、電機(jī)壽命減少，無法達(dá)到電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的問題，提供了一種無源/有源抑制裝置，抑制交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的共模電壓和軸承電流。為了達(dá)到較好的效果，綜合考慮有源和無源濾波抑制技術(shù)，結(jié)合系統(tǒng)中干擾源的產(chǎn)生機(jī)理與電磁干擾傳播路徑，合理設(shè)計(jì)濾波裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給出整個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)的過程，最終目的在于使交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求。

本實(shí)用新型所述交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共模電壓和軸承電流無源/有源抑制裝置，包括交流電源、整流器、逆變器、長(zhǎng)線電纜和電機(jī)，交流電源的交流電輸出端與整流器的交流輸入端相連，整流器的直流輸出端與逆變器的直流輸入端相連，逆變器的交流逆變輸出端通過長(zhǎng)線電纜為電機(jī)提供工作電源；直流母線電容C1、C2串聯(lián)后、并聯(lián)在整流器輸出的直流母線上，直流母線電容C1、C2的連接點(diǎn)為該直流母線的鉗位中點(diǎn)；