閑聊EMC—常見濾波器介紹（二）

輸出dv/dt濾波器+VPL

dv/dt + VPL 濾波器包括兩個(gè)組件：

①dv/dt 電抗器

②電壓抑制網(wǎng)絡(luò)（峰值電壓抑制器）。

dv/dt濾波器+VPL結(jié)構(gòu)框圖

dv/dt 電抗器與電機(jī)側(cè)輸出電抗器的作用一致。

與所連接的電機(jī)電纜上的寄生電容和內(nèi)置在抑制網(wǎng)絡(luò)中的電容形成諧振電路，將電壓變化率限制在如下數(shù)值，此時(shí)與所連接的電機(jī)電纜長度無關(guān)：

? dv/dt 濾波器+VPL ，dv/dt <500V/μs

? 緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 下，dv/dt <1600V/μs

抑制網(wǎng)絡(luò)主要包括二極管整流橋，連接 dv/dt 電抗器的輸出到逆變器直流母線上，那么dv/dt 電抗器輸出的電壓超調(diào)將被限制在直流母線電壓范圍內(nèi)，相應(yīng)抑制了電機(jī)電纜上的尖峰電壓。由于電壓陡度的減小，dv/dt 濾波器輸出電壓與電機(jī)端的電壓基本一致。

dv/dt 濾波器+VPL 和緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 可有效抑制供電電壓等級(jí)在 500V~690V 范圍內(nèi)的電機(jī)繞組絕緣的影響，在某種程度上無需對(duì)電機(jī)做特殊絕緣處理。軸電流明顯降低。

安裝使用 dv/dt 濾波器+VPL 后對(duì)于供電電壓 690V 的變頻驅(qū)動(dòng)中的電機(jī)可采用標(biāo)準(zhǔn)絕緣，無需采用絕緣軸承。這樣既可采用西門子電機(jī)，也可采用其他生產(chǎn)商的產(chǎn)品。

SINAMICS S120 變頻器在采用 dv/dt 濾波器+VPL 或緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 下允許的電纜長度：

在采用 dv/dt 濾波器+VPL 時(shí)需注意如下條件：

? 一定輸出功率以上的變頻器應(yīng)用時(shí)， dv/dt 濾波器+VPL 需增加安裝板，從而增加了柜體尺寸（參考樣本 D11 和 D21.3）；

? 緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 集成在柜內(nèi)， 無需增加安裝板。dv/dt 濾波器+VPL 或緊湊型 dv/dt濾波器+VPL 必須盡可能的靠近 S120 變頻器安裝，連接電纜長度不應(yīng)超過 5m。

對(duì)于安裝了 dv/dt 濾波器+VPL 或緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL，基于發(fā)熱因素，必須對(duì)脈沖頻率和輸出頻率進(jìn)行限制：

**? 最大脈沖頻率限制為 2 倍工廠設(shè)置，**即對(duì)于工廠設(shè)置為 2kHz 的裝置最大為 4kHz，即對(duì)于工廠設(shè)置為 1.25kHz 的裝置最大為 2.5kHz

? 變頻器最大輸出頻率為 150Hz

? 連續(xù)運(yùn)行下允許輸出最小頻率為：

對(duì)于 dv/dt 濾波器+VPL，0Hz

對(duì)于緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL，10Hz（在<10Hz 以下運(yùn)行持續(xù)的最大時(shí)間不超過 5min 是允許的）。

對(duì)于脈沖調(diào)制模式并無限制，即邊沿調(diào)制模式（此時(shí)可獲得幾乎與輸入電壓相同的輸出電壓）完全可應(yīng)用。

dv/dt 濾波器 +VPL 或緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 的壓降約為1%。

調(diào)試過程中 ，必須設(shè)置參數(shù) p0230=2。以確保矢量控制模型中考慮輸出電抗器的影響。

dv/dt 濾波器可應(yīng)用 TN/TT/IT 系統(tǒng)。

輸出正弦波濾波器

正弦波濾波器是一類 LC 低通濾波器，構(gòu)成異常復(fù)雜的濾波方案。正弦波濾波器相較于dv/dt 濾波器+VPL 或緊湊型或緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL，更能有效抑制電壓變化率及尖峰電壓 Vpp，但是相關(guān)的脈沖頻率設(shè)置，逆變器輸出的電流/電壓都將有比較苛刻的約束。

正弦波濾波器原理圖

如下圖所描述，正弦波濾波器提取了逆變器輸出的脈沖模式中的基波分量。所以加載到電機(jī)端的電壓為諧波很小的正弦量。

采用正弦波濾波器時(shí)的

逆變器輸出與電機(jī)端的電壓波形示意圖

正弦波濾波器對(duì)于電壓變化率和尖峰電壓的限制非常有效，其值為：

? 電壓變化率 dv/dt<<50V/μs

? 尖峰電壓 Vpp<1.1*VLine

因此，經(jīng)過濾波器后加載于電機(jī)端的電壓強(qiáng)度與直接電網(wǎng)供電的運(yùn)行條件基本一致。軸電流大大減少。安裝使用正弦波濾波器后，電機(jī)可采用標(biāo)準(zhǔn)絕緣，無需采用絕緣軸承。這樣即可采用西門子電機(jī)，也可采用其他生產(chǎn)商的產(chǎn)品。

采用正弦波濾波器后使電機(jī)電纜上電壓變化率變得很低，對(duì)電磁兼容性具有積極意義。這樣以來，在電機(jī)電纜較短情況下，考慮 EMC 因素，沒有必要再采用屏蔽電纜了。

由于加載于電機(jī)端的電壓為非脈動(dòng)的，那么電機(jī)中由變頻器高頻干擾造成的雜散損耗，額外噪聲大大減小，噪聲等級(jí)基本接近于由電網(wǎng)直接供電運(yùn)行的情況。

正弦波濾波器可應(yīng)用于 SINAMCIS S120 功率范圍：

? 380V~480V 供電范圍，變頻器輸出功率到 250kW，400V

? 500V~600V 供電范圍，變頻器輸出功率到 132kW，500V

對(duì)于更大功率等級(jí)的 SINAMICS S120 需要單獨(dú)訂購。

最大電機(jī)電纜長度

正弦波濾波器應(yīng)用的附加條件

在 SINAMICS S120 中，正弦波濾波器必須安裝于緊鄰變頻器或逆變器輸出的位置。連接電纜長度不應(yīng)超過 5m。

為避免諧振，對(duì)于采用正弦波濾波器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的脈沖頻率為固定設(shè)置：4kHz（380V480V），2.5kHz（500V600V）?；诖讼卤碇薪o出了電流降容值：

采用正弦波濾波器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)僅能采用空間矢量調(diào)制方式，即不能兼容邊沿調(diào)制方式。

對(duì)于 SINAMCIS S120 變頻器采用基本整流裝置或回饋整流裝置時(shí)在空間矢量調(diào)制方式下其輸出僅為輸入電壓的 85%（380V480V）或 83%（500V600V）。從

而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)較早地進(jìn)入到弱磁區(qū)。那么變頻器不能提供電機(jī)的額定電壓，僅在超過電機(jī)額定電流情況下方能使電機(jī)達(dá)到額定功率輸出。

對(duì)于采用有源整流裝置，由于其泵升運(yùn)行原理使直流母線電壓非常高，從而使在空間矢量調(diào)制模式下，仍能保證變頻器輸出電壓達(dá)到進(jìn)線電壓。

使用正弦波濾波器時(shí)，變頻器運(yùn)行輸出最大頻率為 150Hz。

調(diào)試時(shí)通過 p0230 參數(shù)選擇正弦波濾波器。同時(shí)，相關(guān)正弦波濾波器的參數(shù)也被設(shè)置。

正弦波濾波器可應(yīng)用于 TN/TT/IT 系統(tǒng)。

正弦波濾波器可在矢量及 V/f 控制模式下應(yīng)用，不能應(yīng)用在伺服控制模式。