逆变器尖峰怎么处理

中间电压尖峰值与逆变器电压关系

       中间电压尖峰值与逆变器电压之间存在一定的关系。根据中国科普网，在逆变器系统中，中间电压尖峰值通常指的是直流侧输入电压的高峰值，而逆变器电压则是指交流侧输出电压。逆变器通常用于将直流电源转换为交流电源，如太阳能电池板输出的直流电转换为交流电以供电网使用。在逆变器工作期间，中间电压尖峰值的大小会影响逆变器系统的性能和效果。一般来说，中间电压尖峰值的增大会导致逆变器电压的增加。这是因为逆变器需要将输入电压转换为特定的输出电压，从而产生逆变操作。当中间电压的尖峰值较高时，逆变器需要更高的电压来实现电压的逆变操作，并在输出端产生所需要的交流电压。然而，逆变器电压不仅仅由中间电压尖峰值决定，还受到逆变器设计和控制策略的影响。逆变器的电路设计和控制方法会根据具体应用需求进行优化，以保证输出电压的稳定性和质量，同时最大限度地利用中间电压资源。

全桥逆变器开关管电压尖峰产生原因

       拓扑结构原因、开关管反馈导致的Oscillation等。

       1、拓扑结构原因：全桥逆变器中有多个开关管，在切换时间上需要后续的开关管才能进行操作，在操作过程中会产生电容的充放电造成电压尖峰。

       2、开关管反馈导致的Oscillation：在高频开关环境下，开关管反馈电感电压和节点电压常常带有高频分量,如振荡。导致开关管的输入和输出端的电压发生瞬时变化，产生电压尖峰。

       3、开关管的参数原因：在逆变器电路设计中选用开关管类型和参数不当，如开关管的额定电流不足、开关管结构失败，这些都会导致开关管电压尖峰的产生。

       4、PCB板的设计和敷设：没有合理的设计导致PCB板上少间隔或敷设路径过长产生电源信号波形的失真，从而引起电压尖峰的产生。

高频逆变器中高频变压器的绕制方法

       采用三明治绕法，从内到外是：次级，初级，次级，大功率采用5层绕法：次级，初级，次级，初级，次级。

       初级电压低的建议采用铜箔绕制，这样做是为了减少漏感，提高带载能力，减小电压尖峰

高频变压器为什么要测共模电压

       一．产生机理

       逆变器输出电压可分解为正序、负序以及零序。正序电压和负序电压为差模电压，将会产生电机的磁通和转矩，而零序电压为共模电压将会产生转矩波动和噪声。较大的差模(即线电压，包括正序和负序)dv/dt会导致长线传输时电机端电压及电缆内电压的加倍升高，对电机绝缘和电缆绝缘构成严重威胁；较大的共模(即零序电压)dv/dt，通过定子和转子间的电容耦合产生较大的电机轴承电流或对地电流，导致电机因轴承电流过大而损坏或对邻近电气设备构成干扰。高频共模电压作用于电机上，电机高频寄生电容会在转轴上耦合出轴电压，轴电压将作用在轴承上，产生轴承电流，这将影响轴承润滑剂绝缘。定子绕组和接地机壳间的耦合电容将会在共模电压下产生漏电流，漏电流将通过接地导体流回电网。

       图1为由逆变器产生的共模与差模电压及对地漏电流路径

       逆变器不同的开关状态，导致逆变器每个时刻三相输出的相电压不平衡，同时死区时间、开关管压降、驱动脉冲延时对共模电压影响不大，如果死区增大，会增大共模电压。

       差模电压存在于逆变器两相输出之间，而共模电压则存在于逆变器输出与参考地之间。任何电压源 PWM 逆变器驱动系统中都存在共模电压，而共模电流的大小取决于系统、电路结构、控制策略和接地器的共模阻抗。由于寄生电容的存在，由共模电压引发的共模电流还会流过负载。

       三相两电平系统PWM逆变器输出的共模电压的值定义为 , ，一般认为 可忽略不计，故三相逆变器的共模电压可表示为:

       其中Va、Vb、Vc为电机定子三相绕组对参考点的相电压。

       也可理解为：共模电压是逆变器输出侧三相星形负载中性点对参考地点的电位差。

       两电平三相逆变器的共模电压为：

       从表可以看出，UNg的幅值存在Ed/6和Ed/2两种状态，且零矢量状态的共模电压幅值为Ed/2，其它矢量状态的共模电压幅值为Ed/6。因此三相交流伺服系统的共模电压是随着开关状态的不断变化，在正负Ed/6和Ed/2两种状态下不断的跳变的。

       对于变频器系统，Vcm_inv、Vcm_rec分别表示功率变换器整流器侧和逆变器侧产生的共模电压; Cp1、Cp分别表示功率变换器整流桥和逆变器与散热器之间的寄生电容。可将传播途径描述为:回路①: 逆变器→电缆→电机→寄生电容→电机地线→系统地线→主电源→整流器→逆变器; 回路②:逆变器→电缆→电机寄生电容→电机地线→散热片地线→散热片→器件寄生电容→逆变器; 回路③: 逆变器→器件寄生电容→散热片→散热片地线→系统地线→主电源→整流器→逆变器。

       电机中性点对地电压为共模电压，通常电机中性点没有引出，用电机相对地电压，或电机三相对地电压之和/3表示对共模电压，严格来讲是对直流中性点的电压为共模电压。

       由于网侧调制以及网侧变压器中性点接地，导致网侧相对地的电压决定了机侧相对地的电压

       机侧三相电流和与机侧地线电流存在差异的问题经分析是由如下问题造成的：

       下图是风机变流器整机系统图：

       如上图所示，变流器机侧三相电流和（即机侧三相对地共模电流）中有部分电流通过发电机对外壳和底座存在的寄生电容到发电机底座再到机舱平台和塔筒回到大地，从而导致机侧地线上返回大地的共模电流减少。

       二．抑制硬件方案

       抑制CMV硬件方案通常是增加滤波器，常见的有RLC滤波器和共模抑制器。

       RLC滤波器常能用来抑制差模干扰，虽然对共模电压幅值和高频干扰也有一定的抑制作用，但抑制效果方面不明显，但将电容中性点与直流中性点连接在一起，对共模电压的 dv/dt 起到抑制作用，消除共模电压的尖峰，消除电机端的过电压。也有机侧采用DUDT滤波器，网侧交流输出端接磁环，磁环对共模电压几乎无影响，但会减小共模电流。

       共模滤波器一般是采用共模电感+电容，并且电容中点应该是接到直流中点的。在逆变器和电动机之间安装共模变压器，共模变压器(Common mode transformer，CMT)是在共模扼流圈的基础上，加入一个次级线圈,并将该线圈通过一个电阻短接。由于共模变压器的四个线圈共用一个环形铁心，因此体积较小。加入共模变压器后可以有效地抑制共模电流.

       三．抑制软件方案

       通过调整逆变器的开关控制信号或调制算法来实现，有对空间矢量调制策略（SVPWM）的改进型，对基于载波调制策略（CBPWM）的改进型，对谐波消除调制策略（SHEPWM）的改进型等。

       无零矢量的调制算法，可以降低CMV主要有NSPWM、AZSPWM，RSPWM、VSVM、相邻四矢量等。

       四．测量方式

       1.三相输出电压对地

       2.三相输出电压之和对地

       3. RC滤波电容中性点对地

       4.直流电压中性点作为参考地

       5.电机中性点对地电压。

       如图：

尖峰吸收电路的原理是什么

       尖峰吸收电路是一种电力电子器件，它的主要功能是将电源输入端的瞬态电压尖峰值吸收，从而保护其他电子设备免受电压尖峰的损害。

       这种电路通常由一个可充电电容器、一个二极管或三极管、以及一些附加元件组成。当输入电压出现尖峰值时，二极管或三极管将电流导向电容器充电，电容器储存电能，在尖峰值消失后，电容器再将电能释放到电路中，这样就可以平均输入电压，避免电子设备受损。

       在尖峰吸收电路中，二极管或三极管的工作原理是当输入电压升高超过二极管或三极管的反向压降值时，它就会导通，把电流导向电容器。当电压下降时，二极管或三极管就会断开，把电流从电容器中释放出来。

       附加元件，如欠压保护电路、过流保护电路、热保护电路等可以用来保护电路和设备免受其他类型的损害。

       尖峰吸收电路通常应用于电源线路、驱动器、逆变器等电力电子应用中。

       尖峰吸收电路的应用范围非常广泛，并且在电源领域得到了广泛的应用。常见应用如下：

       1.工业控制系统中，为了保护贵重设备免受电压尖峰损害，尖峰吸收电路常常被用于保护电源线路。

       2.在逆变器中，尖峰吸收电路可以用来平均输入电压，保护设备免受损害。

       3.交流驱动器中，尖峰吸收电路可以用来保护电路和设备免受过电流的损害。

       4.供电线路中，尖峰吸收电路可以用来减少电网负载，避免电网超负荷。

       5.供电系统中，尖峰吸收电路可以用来提高系统的电能利用率。

       尖峰吸收电路可以保护电子设备免受电压尖峰的损害,并且在电源领域得到了广泛的应用。可以根据不同应用需求，设计合适的尖峰吸收电路。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467