PWM电机系统漏电流分析_电流_电机

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针对此问题，首先对PWM电机系统正常泄电流打算模型和流利路径进行研究，然后对系统的泄电故障点及相应故障泄电流进行了剖析，末了通过试验测试对PWM电机系统正常泄电流和正常与故障稠浊泄电流的时频特性进行深入剖析和研究，为正常泄电流的有效抑制和故障泄电流的准确检测供应理论辅导。

随着电力电子技能的不断发展，PWM变频器的开关性能不断提高，PWM变频器驱动电机的动静态掌握性能也有了明显的提升。
但是随着PWM变频器开关频率越来越高，变频器输出的共模电压所带来的问题愈发严重。
例如，共模电压会在电机转轴上感应出高幅值轴电压，并形成轴承电流，导致电机轴承破坏，缩短电机利用寿命。

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此外，由于电机系统存在大量对地分布电容，共模电压在变频器开关跳变期间会产生较大的du/dt，进而对电机系统分布电容进行充放电形成共模电流，也便是正常泄电流。
当电机系统对地分布电容数值较大时，正常泄电流也会随之增大，可能导致电机不能正常运转。

同时，正常泄电流的存在会造成系统泄电保护装置误动作，使电机不能安全、可靠运行。
此外，共模电流产生的传导共模电磁滋扰（Electro- magnetic Interference, EMI）会影响其他电子设备正常运行。

为了深入理解这些问题，国内外学者对PWM电机系统正常泄电流进行了大量研究。
由于电机系统的构成较繁芜，部分学者从等效模型动手。
比如，裴雪军简化了逆变器的共模等效模型，以便研究共模电流的振幅和频率特性。
O. Magdun和A. Binder建立高频等效电机模型，简化了EMI的仿真过程。
S. Ogasawara和H. Akagi建立LCR串联谐振等效电路，降落了剖析共模电流的难度。

在对共模电流剖析的效率逐渐提高的情形下，对共模电流特性方面的研究也越来越方便，J. S. Lai创造，如果建立精确的寄生参数模型，则可以在频域剖析和识别不同传播路径的EMI。
N. Mutoh和M. Ogata对电机系统中不同位置和不同流利路径下的EMI噪声进行了详细比拟剖析，对EMI噪声的特性有了较全面的理解。

此外，泄电流抑制方法紧张从优化硬件拓扑构造和改进软件掌握方法两方面动手，如图1所示。
个中优化硬件拓扑构造以在电机系统中添加滤波器为主，紧张包括添加有源、无源滤波器等。
还有部分学者对光伏并网系统的共模电流问题进行了研究。
虽然优化硬件拓扑构造能有效抑制共模电流，但存在构造繁芜和本钱较高档问题，因此多数学者方向于通过改进软件掌握方法来抑制共模电流。

通过改进软件掌握方法抑制共模电流以采取无零矢量掌握方法为主，紧张包括RSPWM、AZSPWM、NSPWM]等方法。
此外，文献[14]提出一种基于布尔函数逻辑运算的新型载波调制策略。
该方法可以保持共模电压恒定，从而能够有效抑制共模电流。

图1 泄电流抑制方法

综上所述，国内外研究学者对PWM电机系统的等效模型和正常泄电流的特色与流利路径进行了大量研究并对正常泄电流的抑制取得了有辅导意义的研究成果。
但是对PWM电机系统泄电流的特性尚需进行深入剖析研究。

因此，本文对PWM电机系统正常运行时存在的正常泄电流和发生泄电故障时产生的故障泄电流进行详细的测试和剖析，为正常泄电流的有效抑制和故障泄电流的准确检测供应了理论依据。

图2 PWM电机系统范例拓扑构造示意图

图6 试验平台构造示意图

图7 试验平台实物图

结论

本文对PWM电机系统泄电流干系特性进行了研究。
首先建立了正常泄电流打算模型，并对其流利路径进行了剖析。
然后对电机系统的泄电故障点及相应故障后的泄电流波形进行了剖析。
末了通过试验测试对电机系统故障发生前后的正常/稠浊泄电流时频特性进行了剖析和研究，详细结论如下：

1）PWM电机系统电机输入侧正常泄电流的有效值与对地分布电容的容值呈正比例关系，正常泄电流紧张包含直流分量和高频分量，个中高频分量紧张为逆变器开关频率及其倍频分量。

2）PWM电机系统电机输入侧存在泄电故障时，稠浊泄电流有效值相应增大。
个中，低频分量的幅值变革可作为是否发生泄电故障的判断依据。

上述结论能够为正常泄电流的有效抑制和故障泄电流的准确检测供应理论辅导。