35、系统中感应电动机轴电压轴电流研究.doc

35、系统中感应电动机轴电压轴电流研究 PWM驱动系统中感应电动机轴电压轴电流研究刘欣孙力孙亚秀中围分类号TM346+2A1001_6848 (xx)09一000504PWM驱动系统中感应电动机轴电压轴电流研究刘欣，孙力，孙亚秀(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001)摘要由于PWM变额技术的应用，在电动机轴承端产生的轴电压和轴电流会导致电动机轴承的过早损坏，影响电动机系统的运行。 为了研究轴电压、轴电流的机理，建立了电动机内部耦合参数的共模模型。 在该模型的基础上，对轴电压和轴电流进行分析，确定了轴电流的流通路径。 并提出了抑制轴电流的措施。 仿真和实验结果证实了模型的正确性。 该模型为研究正确消除和降低轴电压、轴电流的方法提供了有效的分析手段和仿真手段。 关键词PWM；轴电压；轴电流；感应电动机；共模模型Research onInduction momrShaft Volta【ge andShaft Curret inPWM DrivesystemLIU Xin，SUN Li，SUN Ya-xia(Department ofElectricalEngineering，Harbin InstituteofTechnology，Harbin150001，Claim)ABSTRACTDue tothe applicationof pulsewidth modulationconverter technology，shaft voltage andbearing currentgenerated inthe motorterminal willshorten thelifeof motorbearingsIn orderto research themechanism ofsh出voltage and bearing cm3-ent。 motor couplingparameters mon-mode(CM)model isfoundedBased onthis model，dee#y analyzethe sh吐voltageandbearing currentproblems，confirm thecirculation pathof thebearing currentand proposethe reductionmethod aboutthebearing currentSimulation andexperiment resukspresented canindicate theproposed modelvalidityThis modelca“pmvMe effectiveanalysis andsimulation meall8for researchingthe cmTeetmetIlod tocan-cel andreduce theshaft vohageandbearingcurrentKEY WORDSPWM；Shaft voltage；Shaft current；Induction motor；Common-mode model0引言随着PWM技术的应用，变频器的性能不断提高，但同时也存在一些明显的负面效应”?。 变频器产生的高频共模电压会在电动机转轴上感应出高幅值轴电压，并形成轴电流，使电动机的轴承在短期内损坏，缩短电动机的使用寿命。 据对电动机可靠性的研究表明，电动机的损坏有30是由轴电流造成的，而且这一数值正随着IGBT等高性能器件的广泛应用而以惊人的速度增加”J。 因此对轴电压和轴电流的研究具有现实意义和理论意义。 目前在这方面所开展的研究因为未能建立收穰丑期2097。 0206基金项目国家自然科学基金项目 (05477009)黑龙江省自然科学基金项目(Exx25)电动机内部耦合参数的共模模型，并根据该模型来进行研究，因此不能对轴电压、轴电流产生的内部机理进行分析。 同时现存的几个模型的电路结构不能全面地反应电动机内部耦合参数的共模电路，并且模型参数的测量、计算方法影响了模型的精度。 因此不足以用来对轴电压、轴电流进行分析和仿真m-。 本文建立了感应电动机耦合参数的共模等效电路模型，在该模型的基础上，对轴电压、轴电流进行理论分析与实验测量，并通过仿真波形与实验波形的对比验证了模型的有效性，为进一步消除轴电压和轴电流提供了理论依据与实例。 1轴电压和轴电流产生机理11轴电压产生机理对定子绕组Y型接法的感应电动机，共模电一5一万方数据微电机xx年第40卷第9期(总第165期)压为定子绕组中性点对地的电压，因此=芈 (1)式中，y。 为变频器产生的共模电压，、u。 为变频器3个输出端对地的电压。 当电动机由PWM逆变器驱动时，根据开关器件从 (000)到(1I1)的开关状态的不同，共模电压的大小可表示为，一一f半状态(O00)和 (111)=虬2 (2)l二#其它状态式中，为变频器直流母线侧的电压。 根据式 (2)可以看出，当电动机由PWM逆变器驱动时，总存在非零的共模电压。 共模电压具有高dvdt和高幅值电压脉冲特性。 在IGBT逆变器中，共模电压幅值可达几百伏。 在这一频率和幅值水平上，共模电压通过电动机内部的寄生耦合电容的传输和分压，将在电动机转轴上感应出轴电压y。 12轴电流产生当电动机端产生共模电压时，正是因为高频下定子绕组、转子和定子之间的寄生电容的耦合，为轴电流提供了流通的路径。 电动机的轴电流由3种基本的类型组成 (1)当电动机正常运行时，轴承内外圈没有电接触，此时对电动机内部的寄生耦合电容充电，当润滑介质击穿或由于电动机运转时的振动等因素造成轴承内外圈短路时，充电电容放电，形成EDM(Electric DischargeMachining)放电加工电流； (2)轴承的阻抗很小，它将为由共模电压的dvdt所产生的轴电流提供流通路径，形成drdr电流； (3)由于流人和流出绕组的电流不相等，因此存在一个净的磁通。 该磁通在环路中产生电动势，引起脉动的环路电流。 本文所研究的轴电流是由共模电压引起的，因此第 (3)种轴电流不在本文的讨论范围内。 当出现润滑介质击穿时，EDM电流的峰值可达到1A左右。 对轴承的电气损坏主要表现是在轴承座圈上刻出凹槽。 dvdt电流的幅值一般不大。 它对电动机轴承的损坏不像EDM电流那样剧烈；它持续不断地腐蚀着轴承上的润滑剂，最后造成电解质击穿。 2电动机耦合参数建模电动机的杂散耦合主要为电容耦合。 电动机轴承内圈和外圈与滚珠之间涂有润滑剂。 该润滑一6一剂将在轴承内外圈之间形成电容。 为测量轴电压和轴电流，需要利用绝缘材料隔离定、转子。 这个绝缘材料也存在等效电容。 同时，电动机定子、转子和绕组之问存在耦合的寄生电容。 通过对电动机内部电特性的分析，将这些分布参数用等效集总参数表示，可得图1所示的电动机耦合参数的共模等效电路。 图中，b为电动机端的共模电压，o和岛是定子绕组的共模阻抗，c。 c盯、c。 分别是定子与定子绕组、转子与定子绕组以及定子与转子之间的耦合电容，ch是轴承润滑剂形成的等效电容，C。 是绝缘材料的等效电容。 图1电机耦合参数的共模等效电路开关SW能够表示轴承中润滑油膜放电击穿的电特性。 当电动机轴电压大于油膜击穿电压时。 开关闭合；当轴电压小于击穿电压时，开关断开；当电动机处在静止状态时，轴承滚珠能够造成内圈和外圈之间的机械接触，因此SW应视为闭合状态。 得到图1所示的电动机耦合参数共模等效电路之后，可以对其中参数进行测量。 具体方法如下 (1)电容G的值当电动机处于静止状态时测量定子绕组和电动机外壳之间的共模通路的特性阻抗C。 以及电动机转子和外壳之间的共模通路的特性阻抗c2。 c。 远小于其它的耦合电容，可以忽路。 这表明电动机的定子绕组和转子之间是开路的。 根据电动机耦合分布参数电路图可知C-一o (3)c2*c。 +气 (4) (2)电容 c。 和c。 的值电容C。 的值与电动机的转速、实验温度等有关口。 当润滑油膜未被击穿时，轴承的耦合参数表现为cb。 轴电压由C。 和Ci。 上的电压K和K。 组成，满足表达式是=等c。 一吒?7轴承内圈和轴承外囤的特性阻抗为c3，q=等+Cb (6)万方数据PWM驱动系统中感应电动机轴电压轴电流研究刘欣孙力孙亚秀结合公式 (4)、 (5)、 (6)可求出c。 c。 和c。 的值。 (3)电容L的值根据电动机耦合分布参数电路图可知k与满足表达式皂=c箍吲(C。 +cd)(Cb+C璐)+cbcm?c。 (GC吐+cbo+C衄cd)V7当瓯、C；。 和c。 的值已知时，即可求得c。 表1为对一台3kW380V感应电动机定子绕组共模阻抗以及耦合电容的测量值裹1建模参数测量值r0k矿Ca妒Ca妒cJpF GbpF Ci。 pF90300451559350102根据建模参数的测量值，对轴电压、轴电流进行仿真，如图2(a)、图3(a)所示。 测得的轴电压、轴电流的波形图如图2(b)、图3(b)所示。 相对比发现，仿真结果与实验结果很相似，说明了上述所建立的电动机耦合参数的共模等效电路的结构与参数测试方法的正确性。 轴电压仿真波形“s(b)轴电压测试波形图2轴电压波形基于该模型，对轴电压、轴电流进行分析能够更加深入地了解它们的机理，并提出合理的抑制措施。 同时该模型能为研究正确消除和降低轴电压、轴电流的方法提供了有效的仿真手段。 3电机耦合参数共模等效电路分析图1所示的电路中，将电动机内部的耦合电容用c“代替，得到简化的电动机耦合参数的共模等效电路，如图4所示。 该电路为一个二阶系统，它的频域传递函数为k (5)(s)一岛2+roC罐s+1该系统的特征参量为 (8)l。 =I岛c砷f=半c叫厶r一 (9)I Q=声ro口=e-*l-f100Y。 椰其中，m，为无阻尼振荡系数，f为阻尼比，口为品质因数，F为该二阶系统的超调量。 抑制共模电流最常采用的方法是在变频器与电动机之间加入共模扼流圈，此时系统工作在欠阻尼状态。 当不考虑阻尼比的影响时，电感k的增大能提高品质因数Q，降低无阻尼振荡系数m。 ，滤波器的截止频率降低，加强了对高频共模电流的抑制能力，但同时因为m。 的减小，系统可能在某个载波频率处发生谐振，加剧对系统的危害。 当考虑阻尼比的影响时，随着阻尼比的降低，该二阶系统的超调量o-增大。 当共模电压作用后，使定子绕组中性点的共模电压k的超凋量增大，当该电压作用到电动机内部耦合电容上时，使得轴电压P。 也产生超调，这就有可能使轴电压大于润滑介质的击穿电压，产生EDM电流，损坏轴承。 因此确定共模扼流圈参数的时候要综合考虑品质因数Q、超调量口、润滑介质的击穿电压以及系统的稳定性几方面的因素。 i0州州k忡。 ff1?1?一mlf】o150tu s(a)轴电流仿真波形桫Jt伊A=50w,A20it8“8(b)轴电流测试波形图3轴电流波形万方数据般电机2(307年第加卷第9期(总第165期)圉4电动机耦合参数的二阶其模等效电路根据电动机耦合参数的共模等效电路，可以确定轴电流的流通路径。 当润滑油膜没有被击穿时，SW断开。 在这种情况下由逆变器所产生的共模电压K。 是回路I、回路、回路m3个电流回路的电压源。 回路为dvdt电流。 在这3个电流回路中，因为巳的值远大于其它电容值，因此回路I的电流值最大，而c。 的值很小，只有妒级。 由此可知，当电动机正常运转时只有很小的dvdt电流流过轴承。 而当润滑油膜发生放电击穿时，SW闭合，寄生电容放电。 因为c。 远大于C。 和G，因此c。 作为电压源激励回路的电流，即EDM电流。 回路的EDM电流，在电动机内部形成环流，是幅值很高的脉冲电流，具有很强的破坏性，因此必须要采取措施抑制。 回龉卜一卫|龉一回峪卜l旦J路lV?+图5轴电流回路4消除轴电压、轴电流方法通过对轴电压和轴电流的分析，可以看出，在感应电动机驱动系统中，共模电压是轴承问题产生的根源。 由逆变器在电动机定子绕组中产生的共模电压、耦合至电动机转子引起轴电压，并导致轴电流。 通过建立电动机内部耦合参数的模型，确定了轴电流的流通路径。 基于以上的分析，消除轴电压轴电流的方法要从消除共模电压、减小电动机寄生耦合以及改变轴电流流通路径三方面人手。 常用的方法有 (1)改善控制电路和控制策略共模电压K。 是由驱动模块产生的，因此可以通过改变逆变电路和控制策略减小甚至完全消除Kw。 例如，采用双桥逆变器产生的。 小于传统一8一逆变电路所产生的K。 但这种方法增加了器件数量和开关损耗，因此要根据实际系统进行采用。 (2)减小电动机定子绕组与转轴的耦合由图1所示的电动机耦合参数的共模等效电路可知，增加G或减小c。 都能降低电动机的轴电压。 通常采用减小C。 ，的方法。 具体做法是在定子与转子之间加静电屏蔽层使得c。 接近为0。 这种方法可以有效地减小轴电压和轴电流，但需要对电动机的内部进行改造。 (3)转轴加接地电刷转轴上加接地电刷提供一个电动机转轴到机壳的低阻抗并联通路，从而消除轴电压并减小轴电流。 接地电刷一般每两至三年需要维护或更换，并且电动机的机壳应充分接地，但这种方法能保证轴承免受轴电流的损坏。 (4)采用滤波器利用滤波器可以直接减小逆变器侧产生的共模电压，从而抑制了电动机端的轴电压和轴电流。 目前，很多学者在这方面取得了显著的成果”】。 同时，随着滤波技术的发展，滤波器的体积将大大减小，并且在减小轴电流方面比其他电路结构和方法更为方便和有效。 5结语本文建立了电动机的电容耦合参数的共模等效电路，提出了耦合参数的测量方法，得到了PWM驱动系统中感应电动机的共模模型。 根据仿真波形与实验结论的对比证实了模型的有效性。 在该模型的基础上，分析了轴电压、轴电流的机理，确定了轴电流的流通路径。 这种分析方法能够更加深人的研究轴电压轴电流，并为抑制轴电压轴电流提供了理论依据和仿真手段。 参考文献1Fd Wang,Mm蛐Voltalp andBearing C,menm“TheirReduction isMultilevel Medium-voltage PWMVoltage-sourc*-in-mbrDrive AP曲c幽JIEEETrsmmetionsIndustry Ap,-pllcafiotm200036 (5)1336-13412I)avid Hyypio，Mitigation0f Beatir镕Elec-tzvetomon ofIm,drter-fed MotomThtott#Pmdve Commonmode W,ltage Suppr日mionJIEEE nm蛐on Indust口Appiuatlon，xx，41 (2)576-5823Don Mnedonaid，Will GrayPWM DdvcRelated Be耐畔Fail(下转第58页)万方数据徽电机xx年第柏卷第9期(总第165期)参考文献【1谭建成电机控制专用集成电路【M机械工业出版社，199q2马瑞卿，刘卫国，李钟明，稀土永磁无刷直流电动机伺服作动系统J，微电机。 1999， (1)，3郏吉。 王学普无lllJ直流电机控制技术综述J微特电机。 xx (3)【4靳方义，郝晓弘无刷直流方渡电机控制特性及其伺服系统控制策略rJ微特电机。 1999，27 (5)5贡俊。 陆国琳无刷直流电机在工韭中的应用和发展J微特电机，2000 (5)6WalterttSnkmannABushleDc MotorControlled ByA NilcTOpl-OCefl剐lr w池Exmple6For B11lr钟_ph啪Ma哳JIEEETI彻酣枷oT岫In“日研d CleeElectmnlcs，A“g嘣，1987。 34 (3)7ch即C c，n蛆s JZtaw，眦丑L NovelWi如R皿舻SpeedCtrol0f PcrumentMm Brashle口m【J1EEETInnm ElMni，1995，10 (5)8PIlt【a cL h酬j伊d帅皿D弘蛐ic B曲撕盯of Pem岫entBm舢DC【m ndJEledc Ml|clfinesd Bosp1995， (23)作者简介宋受俊男，研究生，研究方向为先进电机及其控制技术研究。 刘卫国，男，教授、博士生导师研究方向为电机与电器、电力电子与电力传动、自动控制。 ooooeto66BoBoooteoe6oooe6teBtcotclctctotooototoote。 啦oooe4e+西(上接第8页)【45【6uJ伍EE nan聃cdn珊硼Indu出，Applications，1999，5 (4)41-47Boglieltl A。 C呷盯Jeto E，An Acaur咖High Frequen吖ModelofAC PWMDrlves smfDrEMc Analysisc匝EE IAsnee曲l，2601；ll儿-1117姜艳姝椽殿国pWM驱动系统中感应电动机共模模型的研究J中国电机工程学报，2604，24 (12)149-155Hinffumi AkagiS11umukeA PiveEMIforEliminsti“gB0dIlte耵,ing Cun目n alldGround Ie山ge CuntFm肌Inveaer-璐mMmrJIEEE1h15mi。 *Power ElmcB，xx，21 (5)145914687YoSon ella-I，se山堪-sIlI kiA NewActive co咖衄-删de EMIFilteth PWMhMt口【JIEEE TacmBM Ele-一58一ethanesxx18 (6)131)913148J陆血mih画，删【aIIlmin AI忡I toElimi嘁inlg托曲-蛐、呼刊cM州Ill目Current FromnIn-,erter-dMven M断JIEEE T珥IIs酬唧0ll hld岫廿y Applie毫|l鹪，24。 40 (4)lJ62J169作者简介刘欣(1982一)女，硕士研究生，从事电磁兼容传导干扰抑制方面的研究。 孙力(1960一)，男，教授博士生导师，从事电机驱动与控制理论、电力电子技术应用及电磁兼容等方面的研究。 孙亚秀(1974一)女，博士研究生，从事电磁兼容传导方面的研究。 万方数据PWM驱动系统中感应电动机轴电压轴电流研究作者刘欣，孙力，孙亚秀，LIU Xin，SUN Li，SUN Ya-xiu哈尔滨工业大学,电气工程及自动化学院,哈尔滨,150001刊名微电机英文刊名MICROMOTORS年，卷(期)xx，40 (9)被引用次数0次参考文献(8条)1.Fei WangMotor ShaftVoltages andBearing Currentsand TheirReduction inMultilevel Medium-voltage PWMVoltage-sourceinverter DriveApplications2000 (05)2.David HyypioMitigation ofBearing Electro-erosion ofInverterfed MotorsThrough PassiveCommon-mode VoltageSuppressionxx (02)3.Don Macdonald.Will GrayPWM DriveRelated BearingFail ures1999 (04)4.Boglietti A.Carpao EAn AurateHigh FrequencyModel ofAC PWMDrives Systemsfor EMCAnalysisxx5.姜艳姝.徐殿国PWM驱动系统中感应电动机共模模型的研究期刊论文-中国电机工程学报xx (12)6.Hirofumi Akagi.Shunsuke APassive EMIfor EliminatingBoth BearingCurrent andGround LeakageCurrentFrom anInverter-Driven Motorxx (05)7.Yo-Son chan.Seung-Sul kiA NewActive Common-mode EMIFilter forPWM Inverterxx (06)8.Hirofumi Akagi.Takafumi AnApproach toEliminating High-Frequency ShaftVoltage andGround LeakageCurrentFrom anInverter-driven Motorxx (04)相似文献(10条)1.期刊论文肖芳.孙力.孙亚秀.XIAO Fang.SUN Li.SUN Ya-xiu PWM电机驱动系统中共模电压和轴电压的抑制-电机与控制学报xx,13 (3)为了抑制PWM驱动电机系统中的高频共模电压和轴电压.提出一种无源滤波器拓扑结构.通过对传导干扰传播途径的分析,设计滤波器拓扑结构及其参数.该滤波器包括了一个共模滤波器和一个差模滤波器,连接在PWM逆变器的输出侧及整流器的输入侧,共模滤波器分别消除逆变器输出侧与电机之间的共模电压及整流器交流侧的共模电压,差模滤波器消除三相线和线之间的高频差模电压及衰减电机终端出现的过电压.实验结果表明本文提出的方法有效地抑制了共模电压和轴电压,并且使系统的传导干扰发射在整个频段内均不超标,验证了所提出无源滤波器拓扑结构的正确性及参数选择的有效性.2.会议论文肖芳.孙力.孙亚秀PWM电机驱动系统中共模电压和轴电压的抑制xxPWM电机驱动系统因其具有良好的运行特性，在工业系统和民用装置中得到了广泛地应用，然而PWM变频器在使用中会产生高频共模电压，它会在电动机转轴上感应出高的轴电压使电动机的轴承在短期内损坏，缩短电机使用寿命，而且高速开关的电力电子器件会产生很强的电磁干扰（EMI），干扰其他控制系统或电子设备的正常运行。 本文针对这些问题，通过对传导电磁干扰传播途径的研究，提出一种新的无源滤波器拓扑，实现对共模电压的抑制，减小轴电压。 实验结果验证了所提出无源滤波器拓扑的正确性及参数选择的有效性，使系统达到了电磁兼容标准。 3.期刊论文黄立培.浦志勇.HUANG Li-pei.PU Zhi-yong大容量PWM逆变器对交流电机的轴电压和轴承电流的影响-电工电能新技术2000,19 (4)本文就在大容量PWM逆变器供电情况下,逆变器对交流电机的轴承造成损坏的起因,影响和补救措施作了综述,着重介绍了所产生的轴电压和轴承电流对轴承的损坏作用.4.期刊论文姜艳姝.陈希有.徐殿国.马洪飞一种消除PWM逆变器驱动系统中电动机端轴电压和轴承电流的前馈有源滤波器-中国电机工程学报xx,23 (7)为抑制由PWM逆变器输出的共模电压而导致电机轴承的损坏,提出了前馈有源滤波器.滤波器包括无源共模电压检测网络,推挽电路以及四绕组共模变压器.滤波器输出与共模电压幅值相同极性相反的补偿电压,将其叠加到逆变器输出上,从而达到消除共模电压进而消除轴电压和轴承电流的目的.文中还给出了部分滤波器参数的确定方法.仿真和实验结果验证了该滤波器可以显著地抑制电机端共模电压,从而减小了变频器输出的负面影响如轴电压,轴承电流等,延长了轴承的寿命,提高了PWM驱动系统的可靠性.5.学位论文崔博PWM逆变器输出有源滤波器的研究xx该文设计了一台基于DSPTMS32OF240和智能功率模块IPM的PWM电压源型通用变频器.设计过程中,尽量用软件设计代替硬件功能,极大地简化了硬件电路.利用Visual Basic在PC机端编制了人机交互界面,通过串行通讯的方式实现初始化设置与实时显示的功能.除了可以设置工作频率、载波频率,电机旋转方向等参数外,该变频器可以工作在SPWM和SVPWM两种调制方式下,并可以设置相应的死区时间.这些为PWM逆变器输出有源滤波器的研究提供了方便.PWM逆变器输出的共模电压是一种阶梯式的跃变电压,在一个开关周期内幅值跳变6次,是具有高dvdt的高频信号.为了消除电动机端的共模电压,该文提出了一种新型的前馈有源滤波器.它包括电压检测网络、放大环节和共模电压叠加网络三部分.利用电压检测网络检测出逆变器输出的共模电压,经过由推挽电路构成的放大环节,得到一个与共模电压幅值相同但极性相反的补偿电压,通过共模电压叠加网络,与逆变器输出的共模电压叠加在一起,最终达到电机端共模电压被完全滤除的目的.该文还给出了部分滤波器参数的确定方法.仿真和实验结果验证了该滤波器可以显著地抑制电机端共模电压,从而减小了变频器输出的负面影响如轴电压,轴承电流等.6.学位论文王世怀现代变流技术诱发的润滑界面电磁损伤机理研究xx现代变流技术为工业控制提供了一种完美的方案,尤其是PWM变频器的高频率开关大大提高了交流电动机的调速性能.然而,随着近些年来现代变流技术的推广,其负面影响也越来越突出,一个重要的方面就是对润滑界面造成的电磁损伤问题相当严重.由于PWM变频器的三相输出电压在瞬间并不对称,所以导致电机三相定子绕组的电压矢量和不为零,从而出现共模电压.由于变频器的高开关频率,导致共模电压具有很高的电压变化率,其dv/dt可以达到6000V/vs以上,在如此高的电压变化率下,润滑油膜充当了电容的作用对转轴进行充电,形成轴电压.当电压超过了润滑油膜所能承受的电压时,油膜被击穿出现很大的放电电流,甚至出现电火花,导致润滑界面的破坏.这种破坏经常出现在电机的轴承或者是与电机主轴相连的齿轮齿面上,使轴承或齿轮的寿命大大缩短.该文主要以电机轴承为研究对象,对现代变流技术导致的润滑界面电磁损伤现象进行研究.对轴电压的和轴电流的形式进行了全面的介绍;详细研究了PWM变频器供电下轴电压的产生机理,建立了PWM变频器供电下系统的共模电压模型,通过这个模型来分析PWM变频器供电下润滑界面破坏的机理,同时,进行计算机仿真;建立实验台,对PWM变频器供电下交流电动机的轴电压进行采样和分析;通过仿真结果与实验采样结果的比较来验证模型的正确性;分析了影响轴电压和轴承电流的几种因素,通过轴承电流密度来计算轴承的寿命,确立了润滑界面电磁损伤的定量刻划指标;对润滑界面电磁损伤的应对策略和解决方案进行研究.7.期刊论文刘建强.郑琼林.LIU Jian-qiang.Trillion Q.Zheng各种PWM控制方式下的电机共模电压比较研究-北京交通大学学报xx,29 (5)研究了不同PWM控制方式下电机共模电压、轴电压和轴承电流的产生机理,建立了脉宽调制逆变器驱动系统共模回路的等效电路,并由此得到轴电压的计算公式.为研究不同PWM控制方式对电机共模电压的影响,建立了电机共模电压仿真模型,比较了在三种PWM控制方式下电机共模电压的仿真波形,通过对仿真结果的对比分析得到了在SPWM控制方式下电机共模电压最小的结论,为逆变器采用哪种控制方式会有最小的轴电压和轴承电流提供了一定依据.8.会议论文万健如.禹华军.刘洪池变频电机轴电压与轴电流产生机理及其抑制xx在分析电机内部分布参数的基础上,建立PWM逆变器驱动系统共模回路的等效电路,由此得到以共模电压形式存在的轴电压的计算公式.为研究轴承电流的产生原因及存在形式.一个可以模拟轴承内部接触和轴承油层击穿的轴承模型被建立.通过仿真分析得到轴承电流与脉冲电压上升时间、电机内部分布电容之间的关系,最后给出了一种抑制电机轴电压与轴承电流的方法,并通过对比分析验证其有效性.9.学位论文Abdolreza Esmaeli交流驱动系统PWM逆变器负面效应机理及抑制的研究xx目前，PWM变频器在工业、商业和民用系统中应用越来越广泛，例如电机驱动系统就普遍采用PWM技术。 在三相半桥PWM变频器应用中，由于脉冲输出的不对称性，系统中必然存在共模电压。 研究表明，PWM变频器产生的高频共模电压及较大的dv/dt给系统带来许多负面效应，如轴电压、轴电流、共模漏电流、电机终端过电压(电机与PWM变频器采用长线电缆引起)和电磁干扰等。 由于电磁兼容标准的强制执行，PWM变频电机驱动系统所产生的电磁干扰也越来越受到人们的重视。 为了达到国际电磁兼容标准的要求，电磁干扰滤波器是必不可少的。 本文的主要目标是抑制上文提到的诸多负面效应，经过实验和仿真最后给出两种性能良好的滤波器结构，一个为有源滤波器，另一个为无源滤波器。 此工作属于国家自然科学基金的资助项目，基金号为50477009。 文中对系统产生的所有负面效应进行了理论分析。 实验装置由驱动系统、6千伏安的变频器、4千瓦的感应电机和两个专门针对EMI设计的有源和无源滤波器组成，目的是用来验证滤波器的效果和仿真分析结果的有效性。 为了研究PWM变频电机驱动系统的电磁兼容问题并针对该系统所产生的负面效应采取有效的滤波方法，必须对电磁干扰的发射和传播建立高频模型并进行预测分析，电磁干扰的高频模型包括电磁干扰源和电磁噪声传播途径两部分内容。 本文建立了PWM变频感应电机驱动系统的整体模型，给出了三相电源、整流桥和直流侧的高频模型，并提出逆变器和感应电机的新的集总参数高频模型，模型中的高频参数是通过使用LCR分析仪测量得到的，随着PWM变换器开关速度的增加，电机的寄生参数也变得越来越重要，最后利用此模型进行所有负面效应的预测分析。 仿真和实验结果均验证了所建模型的精确性。 在仿真过程中，仅采用本文所提出的一个PWM变频感应电机驱动系统的整体模型即可得到共模电流和轴电流的仿真波形，而不再需要其他额外的模型，而且通过此整体模型可以将多数负面效应分析清楚。 文中对带有和不带有寄生参数模型的传导电磁干扰均进行了仿真分析，仿真结果表明带有寄生参数模型的PWM驱动电机系统的电磁干扰严重，而不带有寄生参数模型的传导电磁干扰不严重，从而得知电路中存在的高频寄生参数是引起电磁干扰的主要原因。 本文还建立了电机的长线电缆高频模型并分析了它对电机终端电压的影响，利用仿真软件Saber对整个系统所建的高频模型进行仿真分析并给出仿真结果。 文中给出了软件Saber中所使用的SPWM模型的描述，整个系统在Saber下的执行情况得到分析。 对高频电机模型，通过数学的方法计算出共模电压、轴电压、共模电流和轴电流的大小，同时也给出了寄生参数的测量值。 本文提出了单相和三相传导电磁干扰的模型并分析了PWM变频电机驱动系统的电磁干扰传播途径，同时也对电磁干扰的抑制方法进行了评价，并对电磁干扰滤波器进行了建模和分析。 文中也讨论了电磁干扰滤波器在阻抗失配情况下的设计方法和指导思想，并对不同结构的滤波器进行了分析，最后得出LC，CL，T型滤波器和多阶滤波器应用时所应匹配的源阻抗值和负载阻抗值，并为得到高的插入损耗和低成本的滤波器给出一些有用的关系式。 文中提出了一些有源和无源滤波器结构并给出其设计方法，在第三章中讨论了无源滤波对减小PWM变频电机驱动系统电磁干扰的作用。 文中一共提出三个不同结构的无源滤波器并给出它们的设计过程，通过仿真评价了他们对PWM交流感应电机驱动系统负面效应的影响。 本文首先提出了典型电源无源电磁干扰滤波器，并将其分别放在电源侧和感应电机侧，对两种情况的抑制结果进行了比较，比较结果表明电源侧的无源电磁干扰滤波器能够减少交流电机驱动系统的电磁干扰。 为了减少PWM交流感应电机驱动系统的其它负面效应，在逆变器的输出侧采用了一个三相共模电感，它可以减少轴承电流和共模电流，此无源滤波器由两个小的共模扼流圈、三个电感和一些小的电阻和电容构成，这是本文提出的第二个无源滤波器。 两个共模扼流圈一个放在整流器的输入侧，另一个放在逆变器的输出侧，而且此滤波器需要与电机的非接地中性点相连接。 该滤波器体积小、成本低，理论分析和仿真结果均表明该滤波器能有效地消除系统所产生的负面效应，实验结果也验证了其良好的性能。 文中提出的第三个无源滤波器是输入/输出滤波器，它的结构简单而且能有效地减少EMI。 最后通过仿真结果比较，第二个所提出的无源滤波器在减少电磁干扰和其它负面效应方面效果更佳，因此这个滤波器被选择做成了样品，试验结果在第六章中给出。 本文也讨论了缓冲电路对减少电磁干扰和直流侧干扰的作用并研究了缓冲电路的设计问题，正确设计缓冲电路可以减少电压的变化率，从而减少传导电磁干扰，但是采用缓冲电路不能满足电磁兼容标准的要求。 除上述工作之外，本文还设计了两