漏电流的抑制和检测

2020-04-15 来源：EEChina 阅读量 :

随着电力电子技术的不断发展，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控制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，导致电机轴承损坏，缩短电机使用寿命。纳米软件近期给上海用户交付了一套NSAT-7000电机自动测试系统。

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，也就是正常漏电流。当电机系统对地分布电容数值较大时，正常漏电流也会随之增大，可能导致电机不能正常运转。

同时，正常漏电流的存在会造成系统漏电保护装置误动作，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干扰（Electro- magnetic Interference, EMI）会影响其他电子设备正常运行。

此外，漏电流抑制方法主要从优化硬件拓扑结构和改进软件控制方法两方面着手，如图1所示。其中优化硬件拓扑结构以在电机系统中添加滤波器为主，主要包括添加有源、无源滤波器等。通过改进软件控制方法抑制共模电流以采用无零矢量控制方法为主，主要包括RSPWM、AZSPWM、NSPWM]等方法。

图1 漏电流抑制方法

综上所述， PWM脉冲宽度调制电机系统的等效模型和正常漏电流的特征与流通路径进行了大量研究并对正常漏电流的抑制取得了有指导意义的研究成果。但是对PWM电机系统漏电流的特性尚需进行深入分析研究。

因此，需要对PWM电机系统正常运行时存在的正常漏电流和发生漏电故障时产生的故障漏电流进行详细的测试和分析，为正常漏电流的有效抑制和故障漏电流的准确检测提供了理论依据。

图2 PWM电机系统典型拓扑结构示意图

图6 试验平台结构示意图

图7 试验平台实物图

纳米对PWM电机系统漏电流相关特性进行了研究。首先建立了正常漏电流计算模型，并对其流通路径进行了分析。然后对电机系统的漏电故障点及相应故障后的漏电流波形进行了分析。最后通过试验测试对电机系统故障发生前后的正常/混合漏电流时频特性进行了分析和研究，具体结论如下：

1）PWM电机系统电机输入侧正常漏电流的有效值与对地分布电容的容值呈正比例关系，正常漏电流主要包含直流分量和高频分量，其中高频分量主要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漏电故障时，混合漏电流有效值相应增大。其中，低频分量的幅值变化可作为是否发生漏电故障的判断依据。

上述结论能够为正常漏电流的有效抑制和故障漏电流的准确检测提供理论指导。

上一篇：日置“电”学堂|第十期：《电流传感方式VI》下一篇：示波器怎样选择无源探头