三相逆变器驱动异步电机,是否输出一定要先滤波呢？

jonny0811

三相逆变器驱动异步电机,是否输出一定要先滤波呢？ [复制链接]

 

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

maychang

“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。

maychang

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)。

PowerAnts

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%

PowerAnts

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

jonny0811

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。

jonny0811

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

maychang

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？

jonny0811

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？

PowerAnts

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

PowerAnts

截止频率选择为200Hz, 完全没有必要, 选在1000Hz附近就可以了

asdxxxqwe

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？

asdxxxqwe

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？

asdxxxqwe

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？

jonny0811

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。

jonny0811

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

24不可说

很多高手的啊，学习了