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[讨论] 三相逆变器驱动异步电机,是否输出一定要先滤波呢?

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一粒金砂(中级)

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发表于 2017-1-3 23:29:12 | 显示全部楼层 |阅读模式


大家好。最近需要做一个三相的正弦波逆变器;用的是stm32f1的芯片产生触发脉冲,现在想来请教大家个问题。
(1)我用matlab仿真中观察到,逆变器的输出可以不滤波就直接驱动电机,电机能正常转动。不过逆变器的输出不是不应该直接加到电机这样的感性负载上的吗?看过有资料上写道:电机绕组可以等效成一个一阶惯性环节,我觉得电机绕组应该是一个一阶微分环节吧?Uout/Uin=L*s+Rs的嘛。(2)不过仿真中,不滤波直接驱动电机也是可以的。那我究竟是要不要进行一个RLC滤波啊?
——————————————————————————————————————————————————————
附上一些我个人的理解:逆变器的负载其实会影响滤波效果的,滤波环节的截止频率是由LC决定的,但负载会影响到滤波环节的阻尼比
只是说,设计合理的话,负载变化造成的滤波效果变化可以忽略,那就行了。再深入点说,这个负载的类型,因为实际工作当中我们要考虑负载效应。负载的类型都会改变整个滤波环节的性能,滤波环节是2阶的,如果我接上电机或者其他阻感性、阻容性负载,那滤波环节加上负载就是个高阶网络了。这个时候,s平面上我们考虑靠近原点的极点,就是滤波器环节的点,作为主导极点。主要性能还是由滤波环节决定。




请各位来指点一下呗,谢谢大家


此帖出自电源技术论坛


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maychang

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发表于 2017-1-4 00:22:18 | 显示全部楼层
“电机绕组可以等效成一个一阶惯性环节”这是对正弦信号(工频,至少离工频不远)而言。
电机绕组总有分布电容,在PWM频率,这个分布电容起相当大的作用,也就是说,其容量比较小。


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maychang

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发表于 2017-1-4 07:43:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 maychang 于 2017-1-14 22:56 编辑

另外,不使用滤波器,流过电动机绕组的电流必含较大的PWM频率的交流成份。这种情况下,电动机铁芯的铁损要比工频时的铁损大(涡流和磁滞),绕组的铜损也大(趋肤效应)。

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抱歉,回复晚了。谢谢版主;主要之前见到TI的设备,FOC+SVPWM输出,是直接驱动电机的,没见它使用滤波  详情 回复 发表于 2017-1-14 22:37


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2017-1-6 14:11:30 | 显示全部楼层
功率SPWM输出不经滤波的话, 只能直接驱动变频电机, 千万不要直接驱动普通交流电机, 原因很简单: 普通交流电机的绝缘系统是跟据工频来的, 为了增加满槽率, 只要满足50Hz/ 60Hz的dv/dt就行了. 然SWPM载波高达几khz甚至到十几KHZ, dt/dt远远超出了绝缘的承受度, 绝缘材料发热很严重, 甚至非常容易击穿短路而发生故障.
其次就是maychang所说的铁损, 下面是硅钢片的损耗参数:

正弦定压激励频率-铁损曲线


正弦等损耗频率-磁密曲线

设SPWM的频率为基波频率的200倍, 此时电机励磁电感本身就能成为滤波元件, 忽略波形系数, 将载波视为同频的正弦波, 那么载波引起的铁损大约为基波铁损的0.1倍, 铁损温升增加10%

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五彩晶圆(中级)

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发表于 2017-1-6 14:17:43 | 显示全部楼层
刚好这几天为客户搞电抗器优化, 做了几个分析表, 这东西商业价值不大, 不过书上可不曾见到, 送给大家收藏吧

点评

谢谢版主的回复,我之所以这样问,是因为我见我们实验室购买的TI电机开发套件,它上面的svpwm输出就是没有滤波,直接驱动三相异步电动机的。我还是滤一下波吧,不过如果工频50Hz,滤波器截止频率选择为200Hz的话,电  详情 回复 发表于 2017-1-14 22:36
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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-1-14 22:36:43 | 显示全部楼层
PowerAnts 发表于 2017-1-6 14:17
刚好这几天为客户搞电抗器优化, 做了几个分析表, 这东西商业价值不大, 不过书上可不曾见到, 送给大家收藏吧

谢谢版主的回复,我之所以这样问,是因为我见我们实验室购买的TI电机开发套件,它上面的svpwm输出就是没有滤波,直接驱动三相异步电动机的。我还是滤一下波吧,不过如果工频50Hz,滤波器截止频率选择为200Hz的话,电感跟电容的值要比较大,我去淘宝上找过,像大容量的CBB电容不多啊,而且比较贵,L值较大同时电流也比较大的磁环电感也现成的,如果不自己绕的话。

点评

我在4楼说过, 可以直接驱动变频电机, 不能直接驱动普通交流电机. 变频电机的绝缘是经过特别增强的, 绕组可以后接受矩形波驱动  详情 回复 发表于 2017-1-15 10:32


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-1-14 22:37:51 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2017-1-4 07:43
另外,不使用滤波器,流过电动机绕组的电流必含较大的PWM频率的交流充份。这种情况下,电动机铁芯的铁损要 ...

抱歉,回复晚了。谢谢版主;主要之前见到TI的设备,FOC+SVPWM输出,是直接驱动电机的,没见它使用滤波

点评

这是个权衡。 不滤波,损耗大一些;滤波,硬件成本高一些。你是接受这个损耗增加,还是接受成本增加?  详情 回复 发表于 2017-1-14 23:11


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maychang

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发表于 2017-1-14 23:11:51 | 显示全部楼层
jonny0811 发表于 2017-1-14 22:37
抱歉,回复晚了。谢谢版主;主要之前见到TI的设备,FOC+SVPWM输出,是直接驱动电机的,没见它使用滤波

这是个权衡。
不滤波,损耗大一些;滤波,硬件成本高一些。你是接受这个损耗增加,还是接受成本增加?

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好的,您这么一说,瞬间明白怎么回事了。版主啊,我最近要用DCDC进行升压,想用全桥拓扑,我参考了相关论文,自己也推导过,DCDC全桥的直流传递函数是Uo/Uin=2*D*(Ns/Np),不过我用saber搭建出的仿真,发现不满足这  详情 回复 发表于 2017-1-14 23:15


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-1-14 23:15:31 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2017-1-14 23:11
这是个权衡。
不滤波,损耗大一些;滤波,硬件成本高一些。你是接受这个损耗增加,还是接受成本增加?

好的,您这么一说,瞬间明白怎么回事了。版主啊,我最近要用DCDC进行升压,想用全桥拓扑,我参考了相关论文,自己也推导过,DCDC全桥的直流传递函数是Uo/Uin=2*D*(Ns/Np),不过我用saber搭建出的仿真,发现不满足这个关系呢,我用的是理想变压器,只需要设置一二次侧的变比。这。。。您觉得会是什么原因呢?


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五彩晶圆(中级)

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发表于 2017-1-15 10:32:20 | 显示全部楼层
jonny0811 发表于 2017-1-14 22:36
谢谢版主的回复,我之所以这样问,是因为我见我们实验室购买的TI电机开发套件,它上面的svpwm输出就是没 ...

我在4楼说过, 可以直接驱动变频电机, 不能直接驱动普通交流电机. 变频电机的绝缘是经过特别增强的, 绕组可以后接受矩形波驱动
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五彩晶圆(中级)

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发表于 2017-1-15 10:34:23 | 显示全部楼层
截止频率选择为200Hz, 完全没有必要, 选在1000Hz附近就可以了
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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-9-7 10:05:34 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2017-1-14 23:11
这是个权衡。
不滤波,损耗大一些;滤波,硬件成本高一些。你是接受这个损耗增加,还是接受成本增加?

您知道实际的工厂和生产中加不加滤波环节呢?


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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-9-7 10:06:01 | 显示全部楼层
PowerAnts 发表于 2017-1-15 10:32
我在4楼说过, 可以直接驱动变频电机, 不能直接驱动普通交流电机. 变频电机的绝缘是经过特别增强的, 绕组 ...

您知道实际的工厂和生产中SPWM逆变器出来的波形加不加滤波环节呢?


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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-9-7 10:07:06 | 显示全部楼层
LZ问下一般实际生产中要不要SPWM逆变出来的波形加不加滤波环节?


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-10-18 18:44:31 | 显示全部楼层
好久没来论坛了,这是研二时候捣鼓的了。说一下我后来的看法吧,滤波最好,不滤波也能用。纯阻性负载的话这个问题就不存在了,如果是感性负载,不滤波的话,R+LS也相当于是滤波环节,但cutoff fre很小,驱动家用电机风扇会听到电机嗡嗡嗡的叫,转是能转起来的。加入滤波后,输出电压波形接近正弦波,此时逆变器输出高频分量得以衰减,电机运行平稳。

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spwm滤波和不滤波都实测过了,可以运行。那为什么FOC的输出不用滤波呢?我想一下  详情 回复 发表于 2017-10-18 18:46


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一粒金砂(中级)

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 楼主| 发表于 2017-10-18 18:46:33 | 显示全部楼层
jonny0811 发表于 2017-10-18 18:44
好久没来论坛了,这是研二时候捣鼓的了。说一下我后来的看法吧,滤波最好,不滤波也能用。纯阻性负载的话这 ...

spwm滤波和不滤波都实测过了,可以运行。那为什么FOC的输出不用滤波呢?我想一下


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一粒金砂(中级)

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发表于 2017-12-31 17:44:05 | 显示全部楼层
很多高手的啊,学习了


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