高压变频器和电子电力变压器共模电压的思考
摘要：高压变频器及电子电力变压器的应用，可以很好地支撑电力系统的健康发展，但采用变换器为电机提供电源时，共模电压会严重影响电机性能。本文首先对高压变频器共模电压及其抑制措施进行探讨，进而探讨电子电力变压器共模电压抑制策略。
关键词：高压变频器；电子电力变压器；共模电压
前言：
随着电力系统的高速发展，大功率电力电子技术的应用愈发普遍，而传统电力系统运行过程中存在的能源浪费及共模电压等负面问题，依旧需要加以改善。而高压变频器及电子电力变压器运行过程中，共模电压的存在极大地影响着高压变频器等电力装置的性能与作用，为此就需要探讨高压变频器及电子电力变压器应用中共模电压降低的有效方法。
1.高压变频器共模电压及其抑制措施
1.1高压变频器共模电压的产生
以单项DC-AC逆变器为例，该逆变器具备4种开关方式，当电动机与三相对称正弦电压源相互连接时，共模电压并不会对该系统带来危害。而如果电动机与电压源变频器相互连接，则逆变器中共开关器件的导通状态会直接决定共模电压的大小。两电平逆变器应用情况下，其每相桥臂的开关状态包括了两种类型，三相逆变器则会带来8种变化，带入三相逆变器的输出电压，获得共模电压。采用SPWM控制方法，可实现对共模电压的有效控制。逆变器共模电压、开关速度及其状态，都与直流母线电压息息相关。共模电压的存在不受PWM策略应用的影响，具备高dv/dt及高幅值脉冲特征。共模电压的幅值在快速开关逆变器中可以达到极高的数值，并进一步对驱动系统产生明显影响。三电平逆变器运行中会产生共模电压，但其共模电压的最大值，也不足两电平逆变器的共模电压，可证明三电平逆变器的应用可实现共模电压的有效降低。
1.1高压变频器共模电压的抑制
高压变频器运行中，共模电压会经由电机及其内部的寄生电容进行传导，进入地线，产生漏电流，当漏电流超过一定标准时，则会导致电机保护电路出现误操作，导致电机出现损坏及非必要停机现象。漏电流的频率变化并不合理，在经由地线回流并进入系统三相电源当中时，则会对高压变频器造成电磁干扰，出现电网电压波形畸变问题，并对电网上其他设备的运行造成影响，致使轴电压及轴承电流超过合理范围，导致电机轴承出现凹槽、沟槽等缺陷，并影响电机寿命。针对这种问题，应采取有效的抑制措施减少其负面影响，主要的抑制方法包括硬件方法及软件措施。
1.1.1硬件措施
传统的硬件抑制方法，主要是通过提高润滑剂的传导性对轴承电流进行减低，为电机轴承提供保护，但这种方法的应用，并不能真正消除共模电压的负面作用，共模电压的存在会导致负载轴承受到破坏性电流的影响。而静电屏蔽感应电机的应用，可以实现对于屏蔽定子绕组的方式，对轴电压加以降低，使其下降到轴承润滑剂放电电压以下，以减少由于PWM变换器所导致的轴承磨损问题，该方法的应用尽管有效，但需要投入较高成本，因而还可采用多电平与级联型逆变器拓扑结构，为输出电压质量提供保证，有效减少开关的不必要损耗。
1.1.2软件措施
通过硬件抑制共模电压的方法会导致系统体积与质量的增加，导致控制系统的操作愈发复杂，在实际应用中需要重新设计滤波器或变压参数，影响驱动系统稳定运行。因而近年来利用软件措施抑制共模电压的研究不断增加。软件措施的应用，主要是通过对变换器控制方法加以改变以实现对共模电压的控制。
首先应当对传统三电平SPWM共模电压的生成原因进行分析，可以确定的是，以三电平开关周期内，对轴O上部情况加以参考，在载波幅值小于调制波幅值，以及参考轴下部调制波幅超过载波幅值的情况下，对输出相电压情况加以明确，以获得三相电压状态组合，在共模电压定义公式中带入其状态组合，获得共模电压。该共模电压受到开关状态的直接影响，共模电压绝对值的最大值有所下降，则可以使共模电压负面效应得以弱化。
对共模电压的三电平SPWM进行消除，可采用三角载波及三角对称正弦调制波以获得控制信号，但该方法的应用，并不同于兩电平SPWM方法不同。采用SPWM方法抑制共模电压，首先应当通过三角载波与三相正弦调制波中的两相进行比较，得出两相PWM中间信号，经过计算以确定其一相电压波形，以确定变频器控制信号，从而有效消除共模电压。
2.电子电力变压器共模电压
电子电压电力变压器应用，可以作为输配电系统的设备组成，电子电力变压器负载是组感性负载，当其负载为异步电动机进行电源供给时，应当充分考量电机负载受到电源特性的影响。电子电力变压器输出逆变器运行时会形成共模电压，并对电机造成负面影响，因而需要对电力变压器的共模电压问题加以充分考量。
电子电力变压器共模电压的形成，其源头在于变换器，即整流器与逆变器。在实际应用中，应当对其输出三相输出单相所构成的三相输出共模电压加以重视。在实际研究中，应当重点考量交流-直流-交流相结合的通用变换结构的整流装置。平衡电子电力变压器所输出的每一相都会形成三相输出电压，对其每相输出相与进行并列连接。单元并联的情况下，应当充分满足输出端口电压条件，为了就更好地对平衡电子电力变压器共模电压进行研究，可以对每输入项所对应的中频变压器及高压变频器的工作状态进行假设，模拟三相输出共模电压情况。在中频变压器的副方到输出侧部分，将中频变压器副方绕组与其同侧N及N’点相互连接，其电路共模电压输出情况得以下降。
结语：
高压变频器及电子电力变压器的应用，在受到共模电压影响的情况下，无论设备性能还是电力系统的运行都会受到影响，为此就需要充分采取有效措施对共模电压加以抑制。
参考文献
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