外文翻译 PWM驱动系统中的共模电压及抑制.doc

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1、毕业设计（论文）外文翻译毕业设计（论文）题目：基于单片机的软件滤波系统的设计外文题目：Common-modevoltageanditscancelationinPWMdrivesystem译文题目：PWM驱动系统中的共模电压及抑制学生姓名：陈飞专业：07自Y指导教师：王崴中文翻译：PWM驱动系统中的共模电压及抑制0引言在现代化工业中，由于PWM变频器全面能力的提高，它的使用范围比以前更加广泛。但是也出现了一些显著的负面效应。如在[1-4]：1）在使用中有轴承电流和轴电压，使电动机的轴承在短时间损坏，缩短电动机的使用寿命。2）电磁干扰问题，它可以影响其它控制系统和电子设

2、备的正常工作。3）当不可避免地用长线电缆连接变频器与电动机时，在电动机端会产生过大的电压，加大电动机绕组绝缘的压力，使上述负面效应产生的影响进一步显著。所有的这些负面效应可以减少系统的可靠性，但这经常被变频器的使用者忽视。负面效应带来的损失可能会超过整个系统的花费。因此，研究PWM变频器负面效应和它的消除是很重要的。降低共模电压（CMV）的方法已经在[5-10]提到。但它很少分析了CMV的特点。他们大部分都集中在技术上消除CMV。本文首先对共模电压的负面效应进行详细的研究，对共模电压的负面效应充分分析和一些试验验证找出共模电压的负面效应导致电机轴损伤和电子设备干扰的主

3、要原因。然后提出一种新的消除共模电压的算法。在对这滤波器的功能理论分析，终于一些实验证明了消除共模电压负面效应的可行性好有效性。1共模电压共模电压存在于任何一个电压源PWM驱动系统，在常用的二级变频电动驱动系统中，八个状态存在于逆变器，在电机中点CMV可以根据方程（1）（１）其中，为共模电压；,和为电动机端相电压。1.1共模电压幅值根据公式（1），如果三相对称正弦电压源接到电动机，则，系统中没有共模电压带来的影响。如果电压源变频器接到电动机，共模电压的大小由逆变器中开关管所有允许的导通关断状态所确定。如图1：图1：逆变器所允许的八种开关状态以图1(a)为例，逆变器三相

4、输出为，，，则共模电压为，为直流母线电压，以图1(b)为例，逆变器三相输出为，，，则共模电压为，等等，如式(2)可已得到，共模电压有四个电平特性。（2）1.2共模电压波形共模电压的波形可以由（1）得，图形如图（2）.用SPWM控制方法，一个正弦调制波与三角载波相比较，得到一个相位可控制信号，如图2（a）所示，其他各控制信号进行计算，仅调制波有120°相位差。图2（b），（c）和（d）为三相相电压波形。图2(e)是由式(1)得出的共模电压波形。这表明逆变器产生共模电压波形特点和其幅值大小与式(2)相同。由图2还可以看出，逆变器产生的共模电压与开关的速度，开关的状态和直流

5、母线电压有关。这说明共模电压存在于任何PWM控制。共模电压具有高dv/dt和高幅值电压脉冲的特性。例如在IGBT逆变中，共模电压幅值可以达到几百伏，它的dv/dt可以达到每秒几千伏。因此，共模电压将对驱动系统可以产生明显的影响，这主要体现在寄生电容上。在这工作频率情况下，寄生电容在电动机中的影响很小，但是在PWM变频器中有大量的高频成分时产生电容的影响就很明显了。（a）SPWM信号产生（b）Ｕ相输出电压　　　　　　　　　　　（c）Ｖ相输出电压　　　　　　　　　　　（d）Ｗ相输出电压　　　　　　　　　　　（e）共模电压　　　　　　　　　图2：三相逆变器输出的共模电压波形

6、１．３共模电压的傅立叶分析　　用SPWM，例如，由文献[11]可知，三相逆变器傅里叶扩展输出电压表现为（3），a为调制深度；ω1为调制波角频率；ωs为载波角频率。在（3）中第一项是角频率为ω1的基波成分，即输出相电压的基波幅值为，第二项为谐波成分，将（3）代入式(1)中，用贝塞尔函数可以得到共模电压的傅立叶表达式，如（4）中。（3）（4）由（4）式可以得出结论，在调制波为正弦波时，三相变频器输出共模电压中幅值为0，这就说明共模电压没有频率为调制波频率的成分；这意味着共模电压是以载波nωs为中心，分配在它的两侧，幅值两侧对称衰减的谐波；共模电压的谐波幅值不随载波频率大小

7、的变化而变。但是它随载波频率的变化而移动，而且一倍载波频率处的ωs最大。1.4实验验证一些对关于共模电压的研究已经进行，为了验证方法的正确性和验证共模电压的不良影响。实验的基础为一个32kW,3802V，500Hz的异步电动机，来测量它的轴电压和电流。一个艾伦-布拉德利1336逆变器设置在42千赫，100米电缆连接电机和变频器及模拟配置的工业应用程序测试。和一个泰克公司西二色示波器来显示波形。图3显示CMV试验波形及其频谱，它清楚的显示了CMV有四个间段的波形，它的谐波特性分析是和上述相同的。唯一不同是图（3）中包含了频率为150Hz的谐波。这个电压