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滤波器在变频器中的应用

2017-10-23  来自: 上海波宙电器有限公司浏览次数:139

1.  概述 
  随着电气设备应用的日益广泛,电子设备产生的电磁噪声也越来越严重,干扰了电子设备的正常工作,特别是对一些低功耗的便携式设备更是如此。 
  电磁干扰有两种传媒途径,一种是由于工作电流的动态变化使得局部电网上电压不稳,从而影响使用本地电网的设备工作,这种干扰称为传导干扰。另外就是设备中工作电流(电压)的动态变化产生电磁辐射,同样影响其它设备的工作,这种干扰称为辐射干扰。 
  电磁噪声(干扰)源除了人工生产的电子外,还有一些自然现象(如闪电)和其它人为行为(如核爆炸等。) 
  电磁干扰的影响也很大,轻则使设备的性能得不到很好的体现,重则使设备根本无法工作,另外电磁辐射还可能导致机密情报泄漏。
  抑制电磁干扰的两种有效途径是彩电源滤波器和加屏蔽装置,屏蔽装置主要是针对副射干扰,既防止本身电磁波的外泄而造成新的干扰源,又避免受到外来辐射的干扰。电源滤波器最基本的作用就是抑制传导干扰,有的品种也能提高对副射干扰的抑制能力。从广义上讲,我们使用的交流稳压电源, UPS 电源也可以算是一种电源滤波器,因为这些设备在某种程度上把电子设备与电网隔离开了,这里我们介绍的电源滤波器都是附在电子设备中作为一个器件使用的不甚复杂的物品,我们常在直流电源电路中加一 RC 电路来抑制纹波,电源滤波器的作用就是抑制交流电源上的干扰。目前,随着电子设备精密程度的提高,对电源的要求也越来高,同时,电子设备的广泛应用也需要使各电子设备生产商对电磁环境作出共同的承诺,这样就导致电源滤波器作为一种绿色产品,越来越受到社会的重视,目前,一些世界标准化组织和各国政府都在制定这方面的标准。
2.  电源滤波器的组成 
  电源滤波器由 LC 网络组成,其作用原理是使得滤波器的阻抗与干扰源的阻抗 不匹配,从而使干扰信号沿干扰源进来的方向反射回去,从而降低干扰源的影响。 
 
图1 电源滤波器的原理电路
  图 1 是一个电源滤波器的原理电路,图中 L1 和 L2 对共模干扰信号(非对称干扰电流)呈现高阻抗,而对差模信号(对称干扰电流)和电源电流呈现低阻抗,这样就能保证电源电流的衰减很小,而同时又抑制了电流噪声。通常 L1 、 L2 的值很小且相等,对称地绕在同一个螺旋管上,这样在正常工作电流范围内,磁性材料产生的磁性互相补偿,以免磁通饷饱各,但是对于不对称干扰(共模)信号来说,这两个线圈产生的磁场相互加强的,对外呈现出的总电感明显加大,这样对称干扰分量就被 L1 、 L2 和相线与零线之间的电容 CX 大大抑制了。如要进一步衰减对称干扰,除了使用电容 CX 外(由于相线与零线之间的漏电流限制。为可能使 CX 很大),还可采用非补偿扼流圈。 
  通过以上的分析,可以看出,电源滤波器在使用时必须安装在电源的输入端,也就是把电源滤波器串入电网和设备电源线之间。 
3.  电源滤波器的衡量参数 
3.1  插入损耗 
  由于电源滤波器串接电网和设备电源线之间,而电源滤波器作为一种无源网络,势必造成电压的跌落,这就导致由电源滤波器引起的插入损耗。 
  滤波器的插入损耗 A 通常是在设备不工作时用 50Ω 的电阻为测量,然后作出衰减曲线,测量电路原理如图 2 所示。 A 定义为外加电压 V0 和滤波器输出电压 V2 的比值。 
A=2log(V0/2V2)dB ; 
  滤波器的典型插入损耗曲线,按照要求,要将不对称插入损耗(在相线或零线与地线间测得)一起在图中给出。对于不同的干扰源和具体设备,实际的损耗曲线可能会存在较大的差异,因此,一个滤波器是否能有效地抑制具体电网上的干扰,要,经经过实际测量后才能断定。 
3.2  工作电压 
  工作电压就是滤波器能安全工作的稳定电压。一般用于单相电的滤波器的工作电压为 250V ,用于三相电的工作电压为 420V 。 
3.3  工作电流 
  允许的工作电流和工作温度有一定的关系,一般只给出室温( 20 ℃ )下的值,有时也给出某个较高温度( 40 ℃ 或 45 ℃ )下的值。 
3.4  漏电流 
  在电源滤波器,由于在相线和零线之间有电容器存在,当电源接通时,电流就会通过电容器流入地端,这就导致漏电流的存在。出于安全考虑和其它目的,必须对漏电流进行限制,各个国家都针对各类设备规定了允许的最大漏电流。

关键词: 滤波器在变频器中的应用           

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