TDK电子

EMC输出滤波器解决方案

用于变频器的高性能输出解决方案

变频器广泛用于调节交流电机的转速。对于变频器通过较长电缆连接电机的应用,导线和地之间会产生寄生电容。此外,变频器输出电压的方波脉冲从5kV/µs上升至10 kV/µs期间,每次开关动作都会在电缆中产生高频电流。这些高频电流会产生一系列负面影响,采用爱普科斯 (EPCOS) 的电机扼流圈(dv/dt滤波器)、正弦波滤波器和SineFormer等产品能有效消除这些影响。这些不利影响包括:高频电流叠加在电缆上,会减少用于电机运行的电流量。而要补偿这一点,变频器必须配备更高的额定功率。

  • 含有高开关频率的高频电流在电缆和电机中造成损耗。
  • 由于一部分高频电流会被导入大地因此会造成不对称干扰。若使用未屏蔽的电机电缆,还会产生不允许的高干扰磁场,因此通常使用昂贵的屏蔽电机电缆。
  • 此外,较陡的变频器电压上升沿还会激发由电缆和电机的容抗以及线路的感抗组成的寄生振荡电路。它们的瞬态特性会叠加在变频器电压上。在电机端,这主要导致远超电机额定电压的瞬态电压过冲,施加在电机绝缘上引发局部放电,进而导致电机故障。

 

总言之,这会在变频器输出端造成以下问题:

  • 电机电缆中的超高频无功电流
  • EMC问题
  • 陡峭的电压梯度和长电机电缆会引发电机过电压
  • 电机绝缘损坏
  • 漏电流经过电机轴承并导致轴承损坏
  • 电机噪音
     

TDK针对这类应用提供了产品种类繁多的爱普科斯 (EPCOS) 滤波器和电抗器:

  • 电机扼流圈(dv/dt滤波器)
  • 正弦波滤波器
  • SineFormer

所有电抗器的绝缘系统均经过UL认证。

 


产品组合

用于驱动器的电机扼流圈

 Portfolio Chokes Pic

B86301U*R000 / *S000 keyboard_arrow_right

特点

  • 额定电流/电压:81500 A / 520 V
  • 1%的电抗率
  • 易于安装
  • 重量轻
  • 紧凑设计
  • 符合IEC 60076-6
  • UL认证的系统绝缘等级 Class F

电机扼流圈可降低电机的电压应力和变频器输出端的dv/dt增加。

正弦波输出滤波器系列

 Portfolio SineWave filter Pic

B84143V*R227 / *229 / *230 keyboard_arrow_right

特点

  • 品类齐全,覆盖4 A至390 A/520 V的范围
  • 690 V版本:高达320 A
  • 适用于长达1000 m的电机电缆
  • *229 keyboard_arrow_right / *230型号可选IP21外壳
  • UL认证的绝缘系统

SineFormer

 Portfolio SineFormer Pic

B84143V*R127 keyboard_arrow_right

更优的输出滤波解决方案——特点

  • 品类齐全
    额定电流范围:6 A至320 A
    520 V AC(额定电流≤180 A)和600V AC(额定电流=320 A)
  • 商业优势
    使用非屏蔽电缆可节省系统成本
    • 电机电缆长度约为100 m时可节省自动化成本
  • 技术优势
    延长电机使用寿命,降低电机噪音,充分补偿轴承电流和涡流损耗,无需强制风冷
    • 免维护(风扇使用寿命仅为2至4年),无需馈电至直流支撑电路
    • 简易安装可减少所有辐射源
  • 安装优势
    非屏蔽电缆更轻、更灵活
    • 节省安装成本
  • 物流优势
    标配非屏蔽电缆

输出滤波器概念

比之其他输出滤波器概念,全新的SineFormer无论在技术还是经济方面均更具优势。

使用dv/dt扼流圈

 Concepts A circuit

优势 

  • 显著降低dv/dt峰值
  • 低成本解决方案

劣势

  • 电机电缆长度限制在约100 m
  • 无法减少噪音
  • 需要屏蔽电缆

使用正弦波滤波器

 Concepts B circuit en

优势

  • 显著降低dv/dt峰值
  • 可在相间形成正弦波
  • 减少噪音

劣势

  • 会减少涡流
  • 成本较高,因为仍需使用屏蔽电缆

使用SineFormer

 Concepts C circuit en

优势

  • 可减小电机尺寸
  • 显著延长电机使用寿命
  • 可使用非屏蔽电机电缆,减少组装费用、延长使用寿命并降低电缆成本
  • 电机电缆长度可视需要延长(非屏蔽电缆最长可达1000 m)
  • SineFormer采用无强制风冷设计,因此无维护成本
  • 紧凑的滤波器解决方案(非模块化系统),更小更轻便
  • 降低了对电源线滤波器的要求
  • 提高了设备可用性
  • 可用作改装套件
     

测量

通过示例测量结果来展示SineFormer解决方案对比其他输出滤波器解决方案的优势

不使用输出滤波器

 Measurements A circuit

测量结果

高频干扰需使用屏蔽电机电缆

 Measurements A measurement1
图 1:

相间电压

 Measurements A measurement2
图 2:

dv/dt

 Measurements A measurement3
图 3:

非对称共模电流

使用dv/dt扼流圈

 Measurements B circuit

测量结果

 Measurements B measurement1
图 1:

dv/dt

通过电感抑制变频器输出端的电流和电压陡升后,可使得电机电缆的寄生电容的充放电变弱。电机扼流圈主要用于保护电机绕组免受电压尖峰的影响。

使用正弦波滤波器

 Measurements C circuit

测量结果

正弦波滤波器通常设计为LC滤波器,不同于电机扼流圈,其谐振频率在于输出频率和变频器时钟速度之间。正弦波滤波器主要用于抑制线间的对称干扰,几乎不会减少相对地的干扰。因此,仍需使用屏蔽电机电缆。正弦波滤波器减少了电机噪音和涡流损耗,并允许电机电缆长度超过100 m

 Measurements C measurement1
图 1:

相间电压

 Measurements C measurement2
图 2:

相对地电压

使用SineFormer

 Measurements D circuit

测量结果

 Measurements D measurement1
图 1:

相间电压

 Measurements D measurement2
图 2:

相对地电压

 Measurements D measurement3
图 3:

非对称共模电流——无需屏蔽电机电缆

 Measurements D measurement4
图 4:

dv/dt——dv/dt峰值显著降低至非临界值


轴承电流

IGBT的开关动作会产生高频共模干扰。这种干扰不仅会通过电机电缆传导,还会通过电缆和电机的寄生电容传导到地面。该电流经过电机轴承时会加剧轴承磨损并引起电机轴承的早期损坏。

不使用输出滤波器

 Currents A circuit

测量结果

 Currents A measurements

使用正弦波滤波器

 Currents B circuit

测量结果

 Currents B measurements

正弦波滤波器的串联电感主要用于抑制对称干扰,而对非对称干扰的抑制效果欠佳。因此,高频干扰会继续通过电机电缆传导,这意味着仍需使用屏蔽电机电缆。此外,轴承电流仅略有减少。

使用SineFormer

 Currents C circuit

测量结果

 Currents C measurements


演示


EMC输出滤波器咨询

您是否对EMC输出滤波器存有任何疑问?请完成填写该表并发送给我们,以便我们及时给您答复! 

Accepting the data usage is required
必须填写姓名
必须填写姓氏
要求公司
需要填写国家
需要电子邮件
是否希望经销商联系您?

了解更多


联系我们

销售网点和工厂

如果您对我们的产品感兴趣,您可以在这里找到我们在全球的销售办事处的概况,您可以方便快捷地与之联系。

更多内容

产品咨询

您是否对我们的解决方案感兴趣?请不要犹豫与我们联系! 我们将很高兴为您提供帮助。

更多内容

社交媒体

关注我们

WeChat LinkedIn X (Twitter)