标签: 并联

EMC滤波器在变频器中的应用 分析了变频调速系统运行中的长线缆驱动、电机并联和内置线圈饱和产生及抑制干扰的情况，对比了变频器内置干扰抑制器件与外置EPCOS 滤波器的EMI 特性曲线，证明EPCOS 的EMC 滤波器非常适用于变频器的外置应用。 　　0 引言 　　虽然大多厂家提供的 变频器 都配有内部干扰抑制器件，但是外置EMC 滤波器 在某些应用中仍是需要的。 EPC OS 的两种EMC滤波器，就非常适用于变频器的外置应用。 　　当前随着变频器市场不断扩大，激烈的竞争、成本压力和技术创新导致产品价格不断下降，体积不断缩小，与此同时也扩大了变频器的应用领域。今天的变频器厂家一般提供的产品都含有内置干扰抑制器件，但是这只能保证在其精确定义的运转条件下满足EMC 的要求。如果超过限值，就需要配置外置滤波器并进行另外的干扰测试，这就意味着更多的费用，并最终导致更高昂的系统成本。 　　根据变频器产品说明，满足EMC 要求的最大运行范围，通常和变频器开关频率以及变频器和 电机 之间的最大线缆长度有关。一般情况下，更高的开关频率，意味着更强的干扰。更长的线缆，意味着更大的共模电流将流过用以抑制干扰的共模扼流圈。如果实际应用的线缆超过变频器产品手册中定义的最大线缆长度，那么不符合限值的情况就会发生。另外，变频器内置的噪声抑制线圈甚至会发生饱和，导致整个滤波器完全失效。 　　1 EPCOS B84143A 和B84143B 系列滤波器 　　EPCOS B84143A和B84143B 系列EMC 滤波器有如下特点： 　　1）是 长电 机线缆和满载运转的优化方案； 　　2）高插入损耗性能； 　　3）容易安装，重量轻（0.58~13.5 kg），体积小（51.4 mm伊63 mm伊165 mm ~110 mm伊220 mm伊440 mm）； 　　4）适用于所有 工业电源 ，最大电压520 V，50/60 Hz； 　　5）产品拥有UL 和CSA 认证，最大认证电流200 A； 　　6）可提供电流至2 500 A的订制解决方案； 　　7）高过载容量，可承受最大2.5 倍额定电流的过载。 　　其外形图如图1所示。 　　现在我们对在不同应用条件下的配置有内置干扰抑制器件的商用变频器进行性能测试，以说明这两种EMC滤波器在变频器应用中的效果。 　　 　　2 长线缆驱动的问题 　　通常情况下，配有内置干扰抑制器件的变频器的最大运行线缆长度是5 m。带有内部干扰抑制器件的测试曲线如图2所示。被测变频器带有内部干扰抑制器件，电机线缆长度为5 m或50 m，电机功率为11 kW。在电机线缆长度为50 m的情况下，发生超过限值的情况。测试表明在满足这些条件下的最大传导发射满足EN55011/Class A 的要求。然而，如果变频器使用更长的线缆，那么电源线上的传导干扰将会增加，变频器内置滤波器将不能保证足够的噪声抑制。由于屏蔽线缆本身的高寄生 电容 所产生的共模电流也将随着线缆长度而增加，这些电流将导致内部滤波器的共模扼流圈饱和，因而EMC 的要求将很难被满足，配置外置滤波器成为了必要条件。 　　 　　在这个例子中，变频器配有50 m长的线缆。测试记录清楚的表明内部滤波器的线圈饱和，发出了嗡嗡的让人烦躁的噪声，因此必须配置外置滤波器来保证重新满足EMC 限值的要求。相应的配有外置滤波器，电机功率11 kW屏蔽线缆长度为50 m 的变频器的 EMI 测试曲线如图3 所示。其中型号为B84143-A25-R105 的EPCOS 超紧凑、低成本滤波器在此应用中被使用。

电感由缠绕在磁芯上的导线构成，特性由磁芯材料决定。空气是构成电感器的最简单磁芯材料。为了使电感具有更高的电感量，经常使用铁，铍镆合金，铁氧体这类磁性材料。电感的典型等效电路如下图： 当测量电感使用串联模式（Ls-Rs），测量值Ls如上图所示。只有当Rs值很小（ Rs   wL） 并且C值很小（ 1/ wC  wL ） ，Ls才等于L。典型的低值电感频率特性曲线如下： 在低频时，电抗很小，最小阻抗由缠绕电阻Rs决定。离散电容Cp是电感在高频时候相应异常的主要原因。Cp的存在可以在高频响应点SRF看出来。在点SRF上，电感显示出极大的阻抗，因为此时 w L = 1/wCp。 在谐振频率之后，阻抗相角变为-90°，这都是Cp导致。串联模式的电感值频率响应如上图（b）所示。在靠近谐振点时，L测量值迅速增大。而一过SRF点，电感变成负值，因为此时Cp的阻抗成为主要影响因子。   有时候使用不同的仪器测量会得到不同的电感测量结果，原因如下： 测试信号电流 磁芯电感器与测量信号电流关系如下图： 很多仪器都是以输出电压来驱动测试信号。即使两台不同的测量仪器输出同样的电压，如果他们的阻抗源不同，他们的输出电流也不同。 使用测试夹具 当电感旁有金属物体时，电感器的泄漏磁通将在金属中产生涡流，不同测试夹具由于大小和形状不同，产生的涡流幅度也不同，从而造成不同的测量结果。如下图： 这对于测量刺痛开路电感尤其重要。5-10（b）显示了这一影响。当一块厚度1mm的40*40mm黄铜板放到一个小的射频电感旁边，所测试的Ls-Q改变。 Q值测量精度 通常阻抗测量中的Q不够精准，特别是高Q值的情况。图5-11显示了Q精度和Q值之间的关系。 Q是D的倒数，因而Q精度将于D精度相关。Q值误差随着DUT的Q增加而增加，因此实际可测Q值范围收到Q值允许测量误差的限制。例如，允许Q值误差10%，而仪器精度+-0.001%，最大可测量Q值为90.9。 除了谐振法，阻抗测量仪器使用公式Q=X/R来计算Q值。高Q（低损耗）电感的R很小，R的很小变化将造成Q值很大的改变。因此R测量中的误差可能造成很大的Q值误差 一下方法可以改善Q值测量精度; 1）用更高精度的仪器 2）对参与电阻进行优化补偿 3）从DUT得到等效电路参数值，计算Q值。   等效电路测量如下： 利用4元素电路中的3个元素建立各种类型器件的模型。这样可以分别确定元件的主元素量值和重要残余阻抗值。 大部分测量的时候，我们是以 串联模式 或者 并联模式 测量阻抗的实部（电阻）和虚部（电感或电容）元素。这一模型是2元素模型。等效电路测量 使用原件的频率响应特性，将其提升到能用于3元素或4元素的电路模型中。当输入3元素或者4元素电路值，还能模拟出频率相应曲线。  

这里开个扫盲贴，周一的时候开会，老大提及P2、P4什么的。最初接触这些名词，一愣一愣的。找了一些文献去恶补一下，在此做个分享。 简单而言，P的定义就是电机的位置，放在不同的位置，用不同的数字代号为准。而定义呢，以大陆（参考文献1）的这个为大多数业内人士所接受。   P0 电机置于变速箱之前，皮带轮。 P1 电机置于变速箱之前，与发动机曲轴相连。 P2 电机置于变速箱的输入端，在发动机与变速箱之间。 P3 电机置于变速箱的输出端，与发动机分享同一根轴，同源输出。 P4 电机置于变速箱之后，与发动机的输出轴分离，一般是驱动无动力的轮子。 注 意：也有很多的说法，将BSG和ISG合在一起，都放在P1里头。对于几种方法的优缺点，在参考文献3中有定义，其说法可能基于48V系统的配置，这里拿 过来用可能有偏颇，所以只摘录对P0P1的对比。从能量分析的角度，参考文献2更为详尽些，有兴趣的可以去涉猎一下，欢迎更正这里的说法。 1） P0 皮带轮传动 优缺点分析（BSG） 好处 电动机的扭矩要求较低 车厂的安装空间较小 各种变速箱下均可工作 坏处 皮带轮传送带来功率损失 受限于带轮，最大扭矩受限 2）P1 曲轴相连的优缺点分析（ISG） 好处   与皮带轮相比更节油 实际应用中，较高的驱动力矩使得驾驶性能更佳 坏处 由于力矩密度高，成本较高 变速箱不同，需要有不同的设计方案 逆变器的功率要高一些 3）P2P3和P4 这里引用参考文献3，对能量流动做一个基本的能量对比。具体的优缺点对比，没有见到更为合适的材料有清晰的说明。 为啥这种说法抬头了呢，主要是把电池放大一些，加个充电系统，原来的并联式的车子，一下子就成了插电式混合动力，享有补贴了，原来商业模式不给力的，一下子通过补贴的形式不淡定了吧。 大众爆车海战术，每个车型都开PHEV的挂，一平台化+电池搞大些，各个Segment大小均占，无话可说啊。 小车 P2 电四驱 P2 P4 机械四驱 P2 这里做了个分配的动力 这里P2的形式到底是否是Power Split有待后续信息披露。   参考文件 BU HEV Electrical Traction Drives: HEV E-Drive Development and Products Gifhorn; 29.11.2012 VTool: A Method for Predicting and Understanding the Energy Flow and Losses in Advanced Vehicle Powertrains Robert Jesse Alley Electrification Market Trends Impact on Transmission and Driveline Design and Development Jerry Klarr AVL DAS 48V BORDNETZ.PFLICHT ODER KÜR? REINER FRIEDRICH

       这里开个扫盲贴，周一的时候开会，老大提及P2、P4什么的。最初接触这些名词，一愣一愣的。找了一些文献去恶补一下，在此做个分享。 简单而言，P的定义就是电机的位置，放在不同的位置，用不同的数字代号为准。而定义呢，以大陆（参考文献1）的这个为大多数业内人士所接受。   P0 电机置于变速箱之前，皮带轮。 P1 电机置于变速箱之前，与发动机曲轴相连。 P2 电机置于变速箱的输入端，在发动机与变速箱之间。 P3 电机置于变速箱的输出端，与发动机分享同一根轴，同源输出。 P4 电机置于变速箱之后，与发动机的输出轴分离，一般是驱动无动力的轮子。 注 意：也有很多的说法，将BSG和ISG合在一起，都放在P1里头。对于几种方法的优缺点，在参考文献3中有定义，其说法可能基于48V系统的配置，这里拿 过来用可能有偏颇，所以只摘录对P0P1的对比。从能量分析的角度，参考文献2更为详尽些，有兴趣的可以去涉猎一下，欢迎更正这里的说法。 1） P0 皮带轮传动 优缺点分析（BSG） 好处 电动机的扭矩要求较低 车厂的安装空间较小 各种变速箱下均可工作 坏处 皮带轮传送带来功率损失 受限于带轮，最大扭矩受限 2）P1 曲轴相连的优缺点分析（ISG） 好处   与皮带轮相比更节油 实际应用中，较高的驱动力矩使得驾驶性能更佳 坏处 由于力矩密度高，成本较高 变速箱不同，需要有不同的设计方案 逆变器的功率要高一些 3）P2P3和P4 这里引用参考文献3，对能量流动做一个基本的能量对比。具体的优缺点对比，没有见到更为合适的材料有清晰的说明。 为啥这种说法抬头了呢，主要是把电池放大一些，加个充电系统，原来的并联式的车子，一下子就成了插电式混合动力，享有补贴了，原来商业模式不给力的，一下子通过补贴的形式不淡定了吧。 大众爆车海战术，每个车型都开PHEV的挂，一平台化+电池搞大些，各个Segment大小均占，无话可说啊。 小车 P2 电四驱 P2 P4 机械四驱 P2 这里做了个分配的动力 这里P2的形式到底是否是Power Split有待后续信息披露。   参考文件 BU HEV Electrical Traction Drives: HEV E-Drive Development and Products Gifhorn; 29.11.2012 VTool: A Method for Predicting and Understanding the Energy Flow and Losses in Advanced Vehicle Powertrains Robert Jesse Alley Electrification Market Trends Impact on Transmission and Driveline Design and Development Jerry Klarr AVL DAS 48V BORDNETZ.PFLICHT ODER KÜR? REINER FRIEDRICH

  一. 并联谐振电路:当外来频率加于一并联谐振电路时,它有以下特性: i.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最大值,它这个特性在实际应用中叫做选频电路. ii.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈容性,相当于一个电容. iii.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈感性,相当于一个电感线圈. 所以当串联或并联谐振电路不是调节在信号频率点时,信号通过它将会产生相移.(即相位失真)   二.串联谐振电路:当外来频率加于一串联谐振电路时,它有以下特性: i.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最少值,它这个特性在实际应用中叫做陷波器. ii.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈感性,相当于一个电感线圈. iii.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈容性,相当于一个电容.