[發明專利]一種共模扼流圈的共模阻抗在線提取方法

在審

• 申請號: 201710453297.0
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107271785A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 陳恒林;吳佳陽
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 王琛

技術領域

本發明屬于電力電子電磁兼容測試技術領域，具體涉及一種共模扼流圈的共模阻抗在線提取方法。

背景技術

變頻器有著優良的調速性能和顯著的節能效果，被廣泛應用于冶金、機械、石油、交通運輸等領域，并產生了顯著的經濟效益。然而，由于變頻器內部的開關器件處于高速開關狀態，變頻器存在著嚴重的電磁干擾(EMI)問題，影響著變頻傳動系統的安全穩定運行，同時也會對鄰近設備、供電網絡造成威脅。

脈沖寬度調制技術會導致變頻器輸出側電壓三相不對稱，從而產生共模電壓，共模電壓通過變頻驅動系統的共模回路，將共模干擾以共模電流的形式在系統內傳播。共模電流會流經軸承，并轉化為軸電流，造成軸承電腐蝕，危害軸承壽命。此外，由于共模電流傳播途徑包含具有單極性天線作用的系統的接地回路線，共模干擾會以近場輻射的形式影響鄰近設備設備的正常工作，并且共模干擾會通過系統的接地回路流入電網，影響電網的穩定。

隨著變頻器的快速發展，共模干擾問題日益突出，如何消除和抑制共模干擾已經成為了當前學術界和工業界的研究熱點，在變頻器輸入側加入共模扼流圈是一種有效的方法。共模扼流圈的阻抗特性對濾波效果具有重要的影響，為分析其磁芯飽和效應、高頻寄生效應等，需要對共模扼流圈的阻抗進行提取，通過提取共模扼流圈的阻抗有助于調整元件參數并改善濾波效果。

目前，提取共模扼流圈的阻抗特性主要有兩類辦法，即電磁數值計算法和網絡阻抗測試法。主要的電磁數值計算法為有限元法、有限積分法、有限差分法、矩量法等，但利用數值計算法提取阻抗參數時需通過軟件建立仿真模型，必須知道準確的物理結構，計算復雜且仿真時間較長，不具備通用性。網絡阻抗測試法是目前較為常見的阻抗提取方法，其需要進行大量計算和近似處理，且阻抗分析儀價格昂貴。此外，以上兩類方法都是離線式的，不能體現共模扼流圈實際工作時的特性。

發明內容

鑒于上述，本發明提供了一種共模扼流圈的共模阻抗在線提取方法，可在系統運行時進行測量，能夠更準確地反映共模扼流圈在實際應用中展現的特性，對抑制所在系統中的電磁干擾具有更好的指導意義。

一種共模扼流圈的共模阻抗在線提取方法，包括如下步驟：

(1)在共模扼流圈兩側以Y型連接方式安裝三相電容；

(2)利用電壓探頭測量共模扼流圈兩側三相電容中性點之間的電壓，該電壓即為共模扼流圈的共模電壓，進而利用示波器頻譜通道記錄該共模電壓的頻譜U_CM；

(3)利用電流探頭測量流經共模扼流圈的三相電流矢量和，該電流矢量和即為共模扼流圈的共模電流，進而利用示波器頻譜通道記錄該共模電流的頻譜I_CM；

(4)通過使共模電壓與共模電流對應頻譜相除，即可得到共模扼流圈共模阻抗的頻譜。

進一步地，所述步驟(1)中安裝的三相電容，兩側總共六個電容且容值相等，具體容值滿足以下關系式：

其中：f_s為電網電壓的頻率，U為電網相電壓，i_in為流經共模扼流圈的三相電流峰值，C為電容容值。

進一步地，所述步驟(4)中設置共模電壓與共模電流的頻譜范圍為1kHz～30MHz，進而根據公式Z_CM＝3U_CM/I_CM計算得到共模扼流圈共模阻抗的單相頻譜Z_CM。

相較于傳統的通過電磁數值計算法和通過網絡阻抗分析儀提取阻抗參數的方法，本發明方法不需要通過軟件建立仿真模型，過程更加簡便且易于實現。相對傳統方法提取阻抗過程中不能體現共模扼流圈實際工作時的特性，本發明共模阻抗在線提取方法可在系統運行時進行測量，能夠更準確地反映共模扼流圈在實際應用中展現的特性，對抑制所在系統中的電磁干擾具有更好的指導意義；同時本發明方法簡便易行，測量的頻率范圍廣，精度高。

附圖說明

圖1為本發明共模扼流圈共模電壓及共模電流的測量結構示意圖。

圖2為測量得到共模扼流圈的共模電壓頻譜示意圖。

圖3為測量得到共模扼流圈的共模電流頻譜示意圖。

圖4為共模扼流圈的共模阻抗頻譜示意圖。

具體實施方式

為了更為具體地描述本發明，下面結合附圖及具體實施方式對本發明的技術方案進行詳細說明。

本發明共模扼流圈的共模阻抗在線提取方法，包括如下步驟：