[發明專利]基于高通濾波器的變頻器輸出側共模電壓測試方法

有效

• 申請號: 201710751449.5
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107561385B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 陳恒林;葉世澤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/00;G01R23/16;H02M1/12;H02M1/14;H02M5/458
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發明公開了一種基于高通濾波器的變頻器輸出側共模電壓測試方法，其使用高通濾波器輔助測試，可以抑制被測試信號在開關頻率附近的高幅值，從而保證測試設備的安全。此外，由于測試設備的幅值最小分度值往往和測量范圍成正比，抑制了開關頻率的高幅值，可降低對測試設備的幅值測量范圍的要求，從而提高測試的分辨能力，使得幅值較低的高頻成分能夠被測試設備測得。故相比于傳統的使用電容和示波器的測試方法，本發明通過安裝高通濾波器來測試共模電壓，利用EMI接收機獲得共模電壓的頻譜，本測試方法能在較大的頻率范圍內準確地測量變頻器輸出側共模電壓。

技術領域

本發明屬于電力電子電磁兼容測試技術領域，具體涉及一種基于高通濾波器的變頻器輸出側共模電壓測試方法。

背景技術

變頻器因其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，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，影響著變頻器的安全穩定運行，同時也會對鄰近設備、供電網絡造成威脅。

由于變頻器使用了的脈沖寬度調制技術，變頻器輸出的電壓三相不對稱，從而產生共模電壓，共模電壓作用在變頻驅動系統內部的寄生電容，會產生共模電流，并在系統中傳播。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接地回路線，共模干擾會以近場輻射的形式影響鄰近設備的正常工作，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。目前變頻器輸出側共模電壓的測試方法，主要利用電容器構成測試輔助電路，通過差分探頭和示波器測量共模電壓的時域波形，隨后使用數學軟件進行快速傅立葉，最終得到共模電壓的頻譜。在頻率較高時，共模電壓的幅值往往很小，受制于差分探頭和示波器的測量精度，在頻率較高時，這種方法無法得到有效的共模電壓。因此，研究變頻器輸出側共模電壓的測試方法具有重要意義。

發明內容

鑒于上述，本發明提供了一種基于高通濾波器的變頻器輸出側共模電壓測試方法，該方法簡便易行，測量的頻率范圍廣，且精度高。

一種基于高通濾波器的變頻器輸出側共模電壓測試方法，包括如下步驟：

(1)構造用于共模電壓測試的高通濾波器，該高通濾波器包括三個輸出側電容、兩個直流母線電容以及一個測試電阻，三個輸出側電容以Y型連接，兩個直流母線電容串聯連接，測試電阻的一端與三個輸出側電容Y型連接的中性點相連，測試電阻的另一端與兩個直流母線電容的串聯接點相連；

(2)測量所述高通濾波器的衰減比η的頻譜；

(3)將所述高通濾波器安裝至變頻器上，利用電壓探頭和EMI接收機測量測試電阻兩端的電壓U_PO的頻譜，并補償高通濾波器的衰減比η的頻譜，從而得到變頻器輸出側共模電壓的頻譜。

進一步地，所述測試電阻的阻值R滿足以下關系式：

Z_M＜＜R＜＜Z_VP

其中：Z_M為變頻器所連電機的阻抗，Z_VP為電壓探頭的輸入阻抗。

進一步地，所述輸出側電容的容值C滿足以下關系式：

其中：R為測試電阻的阻值，f_h為變頻器輸出側共模電壓高頻成分的頻率，f_switch為變頻器逆變單元中功率開關器件的開關頻率。

進一步地，所述直流母線電容的容值C_dc滿足以下關系式：

C_dc＞＞C