十二脈整流橋共模電壓研究

萬偉學(xué)，胡傳西

?

十二脈整流橋共模電壓研究

萬偉學(xué)，胡傳西

（武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢，430064）

為了降低共模電壓對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)損傷，保證變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，本文首先分析了變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中整流裝置共模電壓產(chǎn)生機(jī)理，建立了十二脈整流裝置共模電壓數(shù)學(xué)模型；最后利用MATLAB仿真工具，建模仿真、分析了十二脈整流裝置的共模電壓，為抑制變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共模電壓提供了理論基礎(chǔ)。

共模電壓 整流裝置 十二脈

0 引言

變頻驅(qū)動(dòng)裝置中，整流裝置產(chǎn)生的共模電壓會(huì)加到負(fù)載電機(jī)上,不斷破壞電機(jī)軸承座圈絕緣，使電機(jī)軸承座圈上產(chǎn)生溶化凸點(diǎn)，增大軸承的機(jī)械磨損,縮短電機(jī)使用壽命；同時(shí)，高頻共模電壓經(jīng)過系統(tǒng)中雜散電容和寄生耦合電容，形成共模漏電流，經(jīng)接地導(dǎo)體流回電網(wǎng)中，產(chǎn)生共模電磁干擾，影響其它控制系統(tǒng)、電子設(shè)備正常運(yùn)行[1]。

因此，急需研究變頻驅(qū)動(dòng)裝置中，整流裝置共模電壓產(chǎn)生機(jī)理，建立其數(shù)學(xué)模型，為抑制變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共模電壓提供理論基礎(chǔ)。

1 整流裝置共模電壓數(shù)學(xué)模型研究

12脈串聯(lián)型二極管整流器由兩個(gè)完全相同的6脈二極管整流器組成，分別由移相變壓器二次側(cè)兩個(gè)三相對(duì)稱繞組供電，兩個(gè)整流器的直流輸出串聯(lián)連接；如圖1所示，變壓器由理想三相交流電網(wǎng)供電，電網(wǎng)對(duì)地共模電壓為零[2]。

圖1 12脈二極管整流器電路框圖

(a)

(b)

將變壓器副邊三角型接法等效為星型接法，保持線電壓相位、幅值不變，等效后的相電壓為：

圖3 二極管導(dǎo)通原理圖

表1 12脈二極管整流區(qū)間分配表

12脈整流橋在各區(qū)間等效電路圖如圖4。

根據(jù)表1和圖4可推導(dǎo)出12脈二極管整流器數(shù)學(xué)模型為：

圖4 二極管導(dǎo)通等效電路圖

2 整流裝置共模電壓仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證公式（6）~（8）正確性，根據(jù)圖1，利用MATLAB仿真工具對(duì)12脈二極管整流裝置進(jìn)行建模仿真，仿真中假設(shè)變壓器為理想電網(wǎng)供電，直流支撐大電容無窮；變壓器輸入線電壓為6300 V（有效值），變壓器輸出線電壓為1470V（有效值）。仿真波形如圖5所示：

圖5 整流裝置產(chǎn)生共模電壓波形

3 結(jié)論

12脈二極管整流器輸出共模電壓在一個(gè)工頻周期內(nèi),其共模電壓由6段曲線組成，三段曲線為增函數(shù)，三段曲線為減函數(shù)，通過截取6段三角函數(shù)曲線形成3倍基頻的曲線(近似為三角波)。

12脈二極管整流器輸出共模電壓為3倍基頻的低頻分量，其對(duì)地分布電容阻抗很大，回路中的共模電流很小，對(duì)其它設(shè)備的電磁干擾很小。

參考文獻(xiàn)：

[1] 裴雪軍, 康勇, 熊健, 陳堅(jiān). PWM逆變器共模傳導(dǎo)電磁干擾的預(yù)測(cè)[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2004, 8: 83-88.

[2] 姜艷姝, 劉宇, 徐殿國, 趙洪. PWM變頻器輸出共模電壓及其抑制技術(shù)的研究[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2005,9:47-53.

[3] 陳巨龍, 趙紅林, 李國棟. 三電平H橋逆變器共模電壓研究[J]. 船電技術(shù), 2011, 3:1-5.

Research on Common-mode Voltage Based on Three Phase Twelve Pulse Rectifier

Wan Weixue, Hu Chuanxi

(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China)

TM46

A

1003-4862（2016）10-0046-03

2016-05-18

萬偉學(xué)（1982-），男，工程師，研究方向：船舶電氣工程。