外文翻譯 PWM驅(qū)動系統(tǒng)中的共模電壓及抑制.doc

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1、畢業(yè)設計（論文）外文翻譯畢業(yè)設計（論文）題目：基于單片機的軟件濾波系統(tǒng)的設計外文題目：Common-modevoltageanditscancelationinPWMdrivesystem譯文題目：PWM驅(qū)動系統(tǒng)中的共模電壓及抑制學生姓名：陳飛專業(yè)：07自Y指導教師：王崴中文翻譯：PWM驅(qū)動系統(tǒng)中的共模電壓及抑制0引言在現(xiàn)代化工業(yè)中，由于PWM變頻器全面能力的提高，它的使用范圍比以前更加廣泛。但是也出現(xiàn)了一些顯著的負面效應。如在[1-4]：1）在使用中有軸承電流和軸電壓，使電動機的軸承在短時間損壞，縮短電動機的使用壽命。2）電磁干擾問題，它可以影響其它控制系統(tǒng)和電子設

2、備的正常工作。3）當不可避免地用長線電纜連接變頻器與電動機時，在電動機端會產(chǎn)生過大的電壓，加大電動機繞組絕緣的壓力，使上述負面效應產(chǎn)生的影響進一步顯著。所有的這些負面效應可以減少系統(tǒng)的可靠性，但這經(jīng)常被變頻器的使用者忽視。負面效應帶來的損失可能會超過整個系統(tǒng)的花費。因此，研究PWM變頻器負面效應和它的消除是很重要的。降低共模電壓（CMV）的方法已經(jīng)在[5-10]提到。但它很少分析了CMV的特點。他們大部分都集中在技術上消除CMV。本文首先對共模電壓的負面效應進行詳細的研究，對共模電壓的負面效應充分分析和一些試驗驗證找出共模電壓的負面效應導致電機軸損傷和電子設備干擾的主

3、要原因。然后提出一種新的消除共模電壓的算法。在對這濾波器的功能理論分析，終于一些實驗證明了消除共模電壓負面效應的可行性好有效性。1共模電壓共模電壓存在于任何一個電壓源PWM驅(qū)動系統(tǒng)，在常用的二級變頻電動驅(qū)動系統(tǒng)中，八個狀態(tài)存在于逆變器，在電機中點CMV可以根據(jù)方程（1）（１）其中，為共模電壓；,和為電動機端相電壓。1.1共模電壓幅值根據(jù)公式（1），如果三相對稱正弦電壓源接到電動機，則，系統(tǒng)中沒有共模電壓帶來的影響。如果電壓源變頻器接到電動機，共模電壓的大小由逆變器中開關管所有允許的導通關斷狀態(tài)所確定。如圖1：圖1：逆變器所允許的八種開關狀態(tài)以圖1(a)為例，逆變器三相

4、輸出為，，，則共模電壓為，為直流母線電壓，以圖1(b)為例，逆變器三相輸出為，，，則共模電壓為，等等，如式(2)可已得到，共模電壓有四個電平特性。（2）1.2共模電壓波形共模電壓的波形可以由（1）得，圖形如圖（2）.用SPWM控制方法，一個正弦調(diào)制波與三角載波相比較，得到一個相位可控制信號，如圖2（a）所示，其他各控制信號進行計算，僅調(diào)制波有120°相位差。圖2（b），（c）和（d）為三相相電壓波形。圖2(e)是由式(1)得出的共模電壓波形。這表明逆變器產(chǎn)生共模電壓波形特點和其幅值大小與式(2)相同。由圖2還可以看出，逆變器產(chǎn)生的共模電壓與開關的速度，開關的狀態(tài)和直流

5、母線電壓有關。這說明共模電壓存在于任何PWM控制。共模電壓具有高dv/dt和高幅值電壓脈沖的特性。例如在IGBT逆變中，共模電壓幅值可以達到幾百伏，它的dv/dt可以達到每秒幾千伏。因此，共模電壓將對驅(qū)動系統(tǒng)可以產(chǎn)生明顯的影響，這主要體現(xiàn)在寄生電容上。在這工作頻率情況下，寄生電容在電動機中的影響很小，但是在PWM變頻器中有大量的高頻成分時產(chǎn)生電容的影響就很明顯了。（a）SPWM信號產(chǎn)生（b）Ｕ相輸出電壓　　　　　　　　　　　（c）Ｖ相輸出電壓　　　　　　　　　　?。╠）Ｗ相輸出電壓　　　　　　　　　　　（e）共模電壓　　　　　　　　　圖2：三相逆變器輸出的共模電壓波形

6、１．３共模電壓的傅立葉分析　　用SPWM，例如，由文獻[11]可知，三相逆變器傅里葉擴展輸出電壓表現(xiàn)為（3），a為調(diào)制深度；ω1為調(diào)制波角頻率；ωs為載波角頻率。在（3）中第一項是角頻率為ω1的基波成分，即輸出相電壓的基波幅值為，第二項為諧波成分，將（3）代入式(1)中，用貝塞爾函數(shù)可以得到共模電壓的傅立葉表達式，如（4）中。（3）（4）由（4）式可以得出結(jié)論，在調(diào)制波為正弦波時，三相變頻器輸出共模電壓中幅值為0，這就說明共模電壓沒有頻率為調(diào)制波頻率的成分；這意味著共模電壓是以載波nωs為中心，分配在它的兩側(cè)，幅值兩側(cè)對稱衰減的諧波；共模電壓的諧波幅值不隨載波頻率大小

7、的變化而變。但是它隨載波頻率的變化而移動，而且一倍載波頻率處的ωs最大。1.4實驗驗證一些對關于共模電壓的研究已經(jīng)進行，為了驗證方法的正確性和驗證共模電壓的不良影響。實驗的基礎為一個32kW,3802V，500Hz的異步電動機，來測量它的軸電壓和電流。一個艾倫-布拉德利1336逆變器設置在42千赫，100米電纜連接電機和變頻器及模擬配置的工業(yè)應用程序測試。和一個泰克公司西二色示波器來顯示波形。圖3顯示CMV試驗波形及其頻譜，它清楚的顯示了CMV有四個間段的波形，它的諧波特性分析是和上述相同的。唯一不同是圖（3）中包含了頻率為150Hz的諧波。這個電壓