PWM逆变器共模传导电磁干扰及其抑制方法研究

发布时间：2017-10-13 21:48

  本文关键词：PWM逆变器共模传导电磁干扰及其抑制方法研究

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【摘要】：作为电力电子装置的主要组成部分,逆变器已经在人们的生产生活中具有不可替代的作用。而且随着PWM技术的应用,逆变器的输出波形得到了极大的改善,从而使负载端(交流电机)具有更小的电流纹波,更小的铜损以及更小的开关损耗。但是由于PWM逆变器自身会产生高频共模dv/dt,它不但会产生泄露地电流,而且会通过电机定子与转子之间的电磁耦合而形成轴电压。泄露地电流不但会影响敏感设备的正常工作,而且会造成EMI问题。轴电压会引起轴电流,进而引起轴承上产生电蚀的凹陷,加速电机轴承老化。而当逆变器与感应电机通过长线电缆相连时,逆变器输出的电压会在电缆上发生行波反射现象,导致电机端出现过电压,这会引起电机及电缆绝缘性能下降,甚至绝缘击穿。共模传导EMI已经成为危害逆变系统安全性、限制逆变系统应用的一个主要的因素。本论文正是在此背景下,结合前人的研究成果以及本课题组的研究而提出的。本文的研究脉络是PWM逆变器共模传导EMI特性理论分析——PWM逆变器共模传导EMI建模分析——PWM逆变器共模传导EMI抑制。共模传导EMI特性理论分析,本文主要从共模电压、过电压以及传导EMI传输路径三个方面进行了分析。共模传导EMI建模本文主要分逆变器、传输电缆以及感应电机三部分,并且进行了模型仿真与实验对比。共模传导EMI抑制主要从两个方面入手:一方面是采用滤波器来减小共模传导EMI,本文设计了一款前馈式共模有源滤波器;另一方面是从控制策略上来减小共模传导EMI,本文提出了基于扩展频谱技术的PWM控制策略。本文研究内容不仅有助于对PWM逆变器共模传导EMI的特性及危害有全面系统的认识,提出的一些新的建模方法对逆变器及其它电力电子器件的EMI分析有一定的指导意义。除此之外,本研究提出的两种抑制EMI的方法也有一定的实用价值和经济效益。
【关键词】：PWM逆变器 感应电机 共模传导EMI 有源滤波器 扩展频谱
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 电力电子装置的发展概述9-10
• 1.1.1 电力电子装置简介9
• 1.1.2 电力电子装置发展现状9-10
• 1.2 PWM逆变器EMC分析10-13
• 1.3 PWM逆变器EMC研究现状13-15
• 1.4 本文选题依据及研究内容15-17
• 1.4.1 本文选题依据15-16
• 1.4.2 本文主要研究内容16-17
• 第2章 PWM逆变器共模传导电磁干扰分析17-29
• 2.1 PWM控制下逆变器工作原理17-20
• 2.2 PWM逆变器共模电压特性分析20-23
• 2.3 PWM逆变器电机端过电压分析23-26
• 2.4 PWM逆变器共模传导EMI传输路径分析26-28
• 2.4.1 共模电压对电机的影响26-27
• 2.4.2 共模传导EMI传输路径分析27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 PWM逆变器共模传导EMI建模与分析29-49
• 3.1 三相逆变器高频模型30
• 3.2 电缆高频模型30-36
• 3.2.1 电缆阻抗测量技术31-32
• 3.2.2 电缆集总参数电路及参数确定32-33
• 3.2.3 10m长电缆的三相共模与差模阻抗实验33-35
• 3.2.4 电缆高频差模阻抗特性改进35-36
• 3.3 感应电机高频等效电路建模36-44
• 3.3.1 感应电机的集总参数电路模型37-38
• 3.3.2 感应电机三维电磁场建模分析与参数求解38-42
• 3.3.3 电机高频模型仿真42-44
• 3.4 PWM逆变器共模传导EMI仿真与实验44-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 基于电压补偿的共模有源EMI滤波器设计49-69
• 4.1 有源滤波器分析49-52
• 4.1.1 反馈式有源滤波器49-51
• 4.1.2 前馈式有源滤波器51-52
• 4.2 共模有源滤波器设计52-54
• 4.3 共模有源滤波器分析计算54-58
• 4.4 共模有源滤波器插入损耗计算58-64
• 4.4.1 共模电压检测网络功率损耗58-59
• 4.4.2 推挽式功率放大器功率损耗59-60
• 4.4.3 焦耳损耗60-61
• 4.4.4 CMT磁性材料的功率损耗61-64
• 4.4.5 有源滤波器的总的功率损耗64
• 4.5 共模有源滤波器性能仿真与实验64-67
• 4.6 本章小结67-69
• 第5章 基于扩展频谱技术的SPWM控制策略研究69-77
• 5.1 扩展频谱技术简介69-70
• 5.2 基于扩展频谱技术的SPWM波形产生机理及带宽分析70-72
• 5.3 扩展频谱技术对EMI抑制效果仿真分析72-76
• 5.3.1 调制深度72-73
• 5.3.2 载波频率73-74
• 5.3.3 调制类型74-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第6章 总结与展望77-79
• 6.1 论文总结77-78
• 6.2 工作展望78-79
• 参考文献79-87
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果87-88
• 致谢88

【参考文献】

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本文编号：1027269