减小PWM变频器共模电压和过电压的策略研究

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1、ELECTRICDRIVE2013Vo1．43No．3电气传动2013年第43卷第3期减小PWM变频器共模电压和过电压的策略研究唐丽娜，戴鹏，倪帅(中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221008)摘要：为了解决PWM变频系统中存在的共模电压和过电压问题，以二极管钳位型(NPC)三电平变频器为例，首先阐述了变频器共模电压和过电压的产生机理。在此基础上，提出一种新型共模电压和过电压抑制策略，即通过对变频器调制策略的优化抑制共模电压，并在优化后的变频器输出端加人滤波器来抑制过电压，从而达到同时抑制一个变频系统中共模电压和过电压的目的。最后，论文通过计算机

2、仿真分析验证了此种抑制策略的有效性。关键词：共模电压；过电压；PWM优化；滤波器；Matlab；Pspice中图分类号：TM46文献标识码：AStrategyofReducingPWMInverterSCommon—modeVoltageandOver—voltageTANGLi-D．a，DAIPeng，NIShuai(SchoolofInformationandElectricalEngineering，ChinaUnwenityofMiningandTechnology，Xuzhotr221008，J／angstt，China)Abstract：I

3、nordertosolvecommon—modevoltageandover—voltageproblemsinPWMconvertersystem，taketheNPCthree—levelrectifierasanexample，anddescribedcommon—modevoltageandover—voltagegenerationmechanismfirstly．Basedonanewcommonmodevoltageandsuppressionstrategywereproposed，whichsuppresscommon—modevol

4、tagebyPWMoptimization，andsuppressover—voltagebyaddinginverteroutputfilter，inordertoachievetheaimofsuppressingasystemscommon-modevoltageandover—voltageatthesametime．Simulationresultsverifythattheproposedcontrolplothasagoodbalancingefect．Keywords：common·modevoltage；over··voltage；P

5、WMoptimization；filter；Matlab；Pspice压。过电压会加速绕组绝缘老化过程，造成电动1引言机绝缘损伤，电缆爆裂。随着功率半导体器件的快速发展，PWM变PWM变频器带来的上述一些负面影响制约频器越来越广泛地应用于各种工业场合。但是同了变频器的发展与应用，许多学者对其抑制策略时也出现了一些负面效应。PWM变频器产生的展开了研究。主要分两个方向：共模电压的抑制高频共模电压加在电动机轴上，感应出高的轴电策略．过电压的抑制策略。基于消除电机端漏电压，当这个轴电压超过轴承的临界电压时，会形流的角度，文献[4]在变频器输出端加入共模变成轴

6、电流，使电动机的轴承在短期内造成电气原压器，选择滤波抑制共模电压，文献[5]对两电平因的损坏，缩短电机使用寿命[1]；在IGBT的高速变频器进行PWM优化抑制共模电压。文献[6]基开关器件，充放电电流会流过电机内部的寄生电于滤波器等效阻抗与电缆特性阻抗相等的原则，容，从而产生流人大地的漏电流，过大的漏电流在电机端加入滤波器抑制过电压。文献[7]在变会引起电机保护电路的误动作[21。高频的漏电流频器输出端加入二阶低通滤波器抑制过电压。会通过地线流回到系统的三相电源中产生了电但是在变频系统中共模电压和过电压是同磁干扰(EMI)t3)；当使用电缆将变频器与电

7、机连接时存在的，都会对系统产生不利影响，因此很多时。会在电机端产生因电压反射现象造成过电场合中共模电压和过电压需要同时抑制。作者简介：唐丽娜(1988一)，女，硕士研究生，Emaihtanglina8@163．com35电气传动2013年第43卷第3期唐丽娜，等：减小PWM变频器共模电压和过电压的策略研究文献『8]通过改善滤波器拓扑结构抑制变频由此可见，由三相对称的正弦波供电时。电系统中的共模电压和过电压。但是这种方法只通机端不会产生共模电压。采用PWM变频器供电过施加滤波器这种硬件措施，抑制共模电压和过时将产生共模电压，共模电压的大小由逆变器的电压，

8、因此会带来滤波器拓扑结构复杂，体积较开关状态确定大等问题。如图2所示，三电平逆变器存在27种开