PDF《三相 P》

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2 ] 、 抑制方法 [

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5 ] 以及传导干扰预测中时 域模型的建立 [

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7 ] ,也有专门讨论 PWM 共模电压 引起的轴电流、 轴电压和共模漏电流等负面效应的 影响 [

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11 ] ,还有一些文章讨论长线电缆对电机性能 的影响 [

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13 ] ,而对 PWM 驱动的电机系统的干扰源 模型的深入研究文献不多 ,而仅有的几篇文献的研 究也都过于简单 ,缺乏对 PWM 电机系统整流桥产 生的干扰源的描述及逆变器产生的干扰源的精确的 数学分析及模型的建立. 基于此 ,本文重点研究 PWM 驱动电机系统的 干扰源.文中首先分析三相整流桥的共模和差模干 扰机理 ,并通过傅里叶变换推导出共模和差模干扰 源的表达式 ,然后分析逆变桥的共模和差模干扰机 理 ,由于逆变桥采用的是 P WM 控制 ,因此无法用简 单的傅里叶变换得到干扰源的数学描述 ,文中采用 Bennett和Black在通信系统中创立的双重傅里叶积 分法来建立三相 PWM变换器的共模和差模干扰源 的数学表达式.最后通过仿真和计算结果验证所建 立的干扰源模型的正确性和有效性.

1 整流桥产生的干扰源分析 在电力电子系统中 ,整流桥是最常用的设备 ,但 由于其工作频率较低 ,故引起的传导干扰较小 ,导致 其研究较为困难 ,然而在一些独立供电系统中 ,整流 桥的传导干扰也会引起电磁兼容问题 ,本节研究对 象如图 1所示 ,图中同时画出了整流桥输出侧的共 模和差模电流方向 ,其中 Cp 代表系统对地的寄生电 容 ,为共模电流提供通路. 图 2为整流桥侧接入 L ISN 后的共模和差模等 效电路图.整流桥输出侧的共模和差模为 uCM = u + + u -

2 , (1) uDM = u + - u - . (2) 为了保持线路对地阻抗的稳定性 ,并要保证计 算结果能够与国家规定的标准相比较 ,所以按照标 准GJB152A - 97的要求在整流桥输出侧接入 L ISN. 图 3为 L ISN的电路原理 , L ISN 在电路中有三个基 本作用 : ①在10kHz~30MHz频率范围内 ,为相线 与地线之间和中性线与地线之间提供

50 Ω 的恒定 阻抗 ;

②使频率为 50Hz或60Hz的有用信号顺利通 过 ,主要由

50 μH的电感来完成 ,对于 50Hz的电源 频率 ,

50 μH的电感相当于短路 ;

③给被测设备 ( e2 quipment under test, EUT)提供传导干扰通道并阻 止电源侧的传导干扰 ,尽量使 L ISN所测得的噪声均 是由被测设备产生的. 图1整流桥电路 Fig.

1 C ircuit of comm uting bridge 图2整流桥接入 L ISN后的共模和差模等效电路 Fig.

2 CM and DM equiva lent circuit of commuting bridge connected to L ISN 图3线路阻抗稳定网络原理 Fig.

3 Sketch of L ISN 根据整流桥晶闸管不同时刻的开关导通情况可 以先得到 u + 和u-的傅里叶级数展开式为 u + =

3 2

2 π Uab

1 -

1 4 sin3 ωt +

2 35 sin6 ωt -

1 40 sin9 ωt + … , (3)

3 5 第 4期 孙亚秀等 :三相 PWM驱动电机系统干扰源的数学模型 u - = -

3 2

2 π Uab

1 -

1 4 sin3 ωt + π

3 +

2 35 sin6 ωt + π

3 -

1 40 sin9 ωt + π

3 + … . (4) 根据式 (1) ~ 式(4)可得出整流桥侧共模和差 模电压源的数学模型为 uSCM1 = -

3 2

8 π Uab sin3 ωt -

3 2

80 π Uab sin9 ωt - …, (5) uSDM1 =

3 2

2 π Uab

2 +

4 35 cos6 ωt -

4 143 cos12 ωt +

4 323 cos18 ωt - … . (6)

2 逆变桥产生的干扰源分析 图 4给出了三相逆变桥拓扑 ,图中标出了逆 变桥输出的共模和差模电流路径 .在PWM 逆变 器中 ,共模电压定义为逆变桥输出中点对参考点 的电位差 ,该文中的参考点取为直流母线的中点 M.而输出的差模电压应为输出侧的线电压 ,详 细的三相逆变桥侧的共模和差模电压的推导过 程见文献 [